(14 分) 二氧化氯 ( C l O _ 2 ) 是一种…——2013 高考化学第 24 题答案解析

2013_省自主命题(福建)

2013 福建 第 24 题 解答题 区分题
2013_省自主命题(福建)

24.(14 分)

二氧化氯 $\left( \mathrm { C l O } _ { 2 } \right)$ 是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。

(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产 $\mathrm { C l O } _ { 2 }$ 方法。

①用于电解的食盐水需先除去其中的 $\mathrm { C a ^ { 2 + } , \ M g ^ { 2 + } , \ S O }$ 等杂质。其次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的 (填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的 $\mathrm { N a } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 }$ 和 $\mathrm { N a O H }$,充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO,其原因是 【已知:

$$ \mathrm{Ksp} \left(\mathrm{BaSO} _ {4}\right) = 1. 1 \times 1 0 ^ {- 1 0} \mathrm{Ksp} \left(\mathrm{BaCO} _ {3}\right) = 5. 1 \times 1 0 ^ {- 9} ] $$

②该法工艺原理如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠 $\left( \mathrm { N a C l O } _ { 3 } \right)$ )与盐酸反应生成 $\mathrm { C l O } _ { 2 }$

工艺中可以利用的单质有 (填化学式),发生器中生成 $\mathrm { C l O } _ { 2 }$ 的化学方程式为0

(2)纤维素还原法制 $\mathrm { C l O } _ { 2 }$ 是一种新方法,其原理是:纤维素水解得到的最终产物D与 ${ \mathrm { N a C l O } } _ { 3 }$ 反应生成 $\mathrm { C l O } _ { 2 \mathrm { { c } } }$。完成反应的化学方程式:

$$ \square \quad (\mathrm{D}) \quad + 2 4 \mathrm{NaClO} _ {3} + 1 2 \mathrm{H} _ {2} \mathrm{SO} _ {4} = \square \mathrm{ClO} _ {2} \uparrow + \square \mathrm{CO} _ {2} \uparrow + 1 8 \mathrm{H} _ {2} \mathrm{O} + \square $$

(3) $\mathrm { C l O } _ { 2 }$ 和 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ 均能将电镀废水中的CN<sup>-</sup>氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl<sup>-</sup>。处理含CN<sup>-</sup>相同量得电镀废水,所需 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ 的物质的量是 $\mathrm { C l O } _ { 2 }$ 的\_\_\_\_\_\_\_倍

参考答案

> ① $\textcircled{1} \mathrm { B a C l } _ { 2 }$ $B a S O _ { 4 }$ 和 $\mathbb { B } \mathrm { a C O 3 }$ 的 $K _ { 5 \mathfrak { L } }$ 相差不大,当溶液中存在大量 $\mathsf { C O } _ { 3 } ^ { 2 ^ { - } }$ 时, $\mathtt { B a S O 4 ( S ) }$ 会部分转化为 $\mathtt { B a C O 3 ( s ) }$ 或其它合理答案)

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【答案】

> ① $\textcircled{1} \mathrm { B a C l } _ { 2 }$

$B a S O _ { 4 }$ 和 $\mathbb { B } \mathrm { a C O 3 }$ 的 $K _ { 5 \mathfrak { L } }$ 相差不大,当溶液中存在大量 $\mathsf { C O } _ { 3 } ^ { 2 ^ { - } }$ 时, $\mathtt { B a S O 4 ( S ) }$ 会部分转化为 $\mathtt { B a C O 3 ( s ) }$ 或其它合理答案)

$$ 2 \mathrm{NaClO} _ {3} + 4 \mathrm{HCl} = 2 \mathrm{ClO} _ {2} \uparrow + \mathrm{Cl} _ {2} \uparrow + 2 \mathrm{NaCl} + 2 \mathrm{H} _ {2} \mathrm{O} $$

> ② $\underline { { \underline { { \vert C _ { \delta } \mathtt { H } _ { 1 2 } O _ { \delta } } } } } + 2 4 \mathrm { N a C } \mathtt { l } O _ { 5 } + 1 2 \mathtt { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 4 } = \underline { { \ b } } \underline { { \mathtt { d } } } \mathrm { C } \mathtt { l } O _ { 2 } \uparrow + \underline { { \mathtt { f } } } \mathtt { d } \mathrm { C O } _ { 2 } \uparrow + 1 8 \mathtt { H } _ { 2 } \mathtt { O } + \underline { { \rVert } } \mathrm { N a } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 4 }$

【解析】

(1)①在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的,使离子除尽;过量的离子在下一步中必须出去故先加入 $\mathbb { B } \mathrm { a C l } _ { 2 }$,除去硫酸根,过量的钡离子,加入 $N a \cdot C 0 _ { 3 }$ 除去。根据提供的Ksp数据,在后面加入碳酸钠时,发生 $B a S O _ { 4 } ( s ) + C O _ { 3 } ^ { 2 - } ( a _ { 2 } ) = B a C O _ { 3 } ( s ) .$。②电解饱和食盐水生成 $\mathbb { H } _ { 2 } , \mathbb { C } 1 _ { 2 }$ 和 $\mathrm { N a O H }$ 故可以利用的单质为 $\begin{array} { r l } { \mathbb { H } _ { 2 } , } & { { } \mathrm { C l } _ { 2 } , } \end{array}$ 合成HCl。根据流程图可知加入物质为 ${ \mathrm { N a C l O } } _ { 3 }$ 和 HCl,生成 $\mathrm { C l O } _ { 2 } ;$ 可以写出方程式,并用化合价升降法配平得到。

(2)纤维素为多糖,水解最终产物为葡萄糖 $( \cos \operatorname { H } _ { 1 } , \cos )$,具有还原性,可将 ${ \mathrm { N a C l O } } _ { 3 }$ 还原得到 $\mathrm { C 1 O _ { 2 } }$ C1丛+5到+4价,降低1价,葡萄糖 $\begin{array} { r } { \{ \mathsf { C } _ { \delta } \mathbb { H } _ { 1 2 } \mathsf { O } _ { \delta } \} } \end{array}$ C均价为0,到+4价,升高4价,然后配平得到。(3) 每摩尔 ${ \mathrm { C l } } _ { 2 }$ 得到2mol电子,而没摩尔 $\mathrm { C 1 O _ { 2 } }$ 得到 $: \pi : 1 5 : 1$ 电子,故为2.5倍。

【考点定位】考查化学工艺流程,涉及氧化还原反应相关概念、配平及计算,化学实验基本方法(除杂)等相关知识。

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