- 二氧化氯的性质及其应用
- 共31题
已知草酸是酸性强于醋酸的二元弱酸,对应的钙盐(CaC2O4)不溶于醋酸,能溶于强酸,它还是一种还原性较强的物质。下图是利用饱和草酸溶液与KClO3粉末在60℃时反应制得ClO2,ClO2是一种黄绿色有刺激性气味的气体,熔点-59℃,沸点11.0℃
(1)该反应的反应原理为以下化学方程式,试配平:
___KClO3+____H2C2O4 →____KHCO3+____ClO2↑
(2)B装置的作用是_________________________________。
(3)C装置是尾气处理装置,反应一段时间后,C中含有NaOH、NaClO2、NaClO3等溶质,有同学说,C中还可能含有Na2CO3,试分析可能的原因 _________________ 。
(4)某同学查资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”,他将菠菜研磨成汁、热水浸泡、过滤得到溶液,调节溶液呈碱性,加入足量的CaCl2溶液,产生白色沉淀,过滤、洗涤,沉淀备用,对生成的沉淀进行探究。
①提出合理假设
假设1:只存在CaCO3;
假设2:既存在CaCO3,也存在CaC2O4;
假设3:_____________________。
②基于假设2,设计实验方案,进行实验。请在下标中写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:1 mol/L H2SO4、0.1 mol/L HCl、0.01 mol/L KMnO4、澄清石灰水。
正确答案
(1) 2 1 2 2
(2)将ClO2冷凝收集
(3)过量的草酸与KHCO3反应,逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3。(或因KClO3具有较强氧化性,将草酸氧化成CO2,逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3)
(4)①只存在CaC2O4
②
二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比,ClO2不但具有更显著地杀菌能力,而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。
(1)在ClO2的制备方法中,有下列两种制备方法:
方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二:2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O
用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒,其主要原因是________________________。
(2)用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5~6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO2-)2001年我国卫生部规定,饮用水ClO2-的含量应不超过0.2 mg·L-1。饮用水中ClO2、ClO2-的含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I-还原为ClO2-、Cl-的转化率与溶液pH的关系如图所示。当pH≤2.0时,ClO2-也能被I-完全还原成Cl-。反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI
① 请写出pH≤2.0时,ClO2-与I-反应的离子方程式________________。
②请完成相应的实验步骤:
步骤1:准确量取VmL水样加入到锥形瓶中。
步骤2:调节水样的pH为7.0~8.0。
步骤3:加入足量的KI晶体。
步骤4:加少量淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V1mL。
步骤5:________________。
步骤6;再用c mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2mL。
③根据上述分析数据,测得该引用水样中的ClO2-的浓度为__________mg·L-1(用含字母的代数式表示)。
④若饮用水中ClO2-的含量超标,可向其中加入适量的,该反应的氧化产物是__________(填化学式)
正确答案
(1)方法二制备的ClO2中不含Cl2
(2)①ClO2-+4H++4I-=Cl-+2I2+2H2O;②调节溶液的pH≤2.0;③;④Fe(OH)3
【三选一—选修化学与技术】
二氧化氯(ClO2)被称作第四代杀菌消毒剂。工业上用NaCl 还原NaClO3生产ClO2的工艺流程如图所示:
(1)反应器中发生的化学反应方程式为___________ ,反应器中生成的ClO2和Cl2 由通入空气驱出进入ClO2吸收塔,产生的混合液进入汽提塔,汽提塔排出废液中溶质的成分主要是________________ (填化学式)。
(2)生产中将NaClO3和NaCl按物质的量之比1:1.05的混 合水溶液加入反应器。NaCl稍过量的目的是____________。
(3)制取ClO2可用阳离子交换膜分隔的电解池电解NaClO2溶液,在阳极室加入的物质是___________,在阴极室产生的物质是________,电解的离子方程式可表示为______。
正确答案
(1)2NaClO3+2NaCl+2H2SO4=2ClO2↑+ Cl2↑+2Na2SO4+2H2O ;Na2SO4、H2SO4、NaCl
(2)使NaClO3充分反应(或提高NaClO3的利用率)
(3) NaClO2溶液 ;H2和NaOH ;2ClO2-+2H2O2ClO2↑+H2↑+2OH-
亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及纺织品的漂白。过氧化氢法生产亚氯酸钠的操作步骤如下:
①将氯酸钠(NaClO3)和盐酸加入到ClO2发生器中;
②将产生的ClO2气体在稳定装置中用水吸收后,再加入NaOH和双氧水;
③在固体分离装置中进行分离,得到亚氯酸钠。
已知NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O,且NaClO2在碱性条件下稳定性较高。试回答下列问题:
(1)在ClO2发生器中同时有氯气产生,则在ClO2发生器中发生反应的化学方程式为_____________。
(2)在ClO2稳定装置中,H2O2作_______ (选填序号)。
A.氧化剂 B.还原剂 C.既作氧化剂又作还原剂 D.既不作氧化剂也不作还原剂
(3)在实验室模拟“固体分离装置”中的技术,必须进行的实验操作是___________(按实验先后顺序填写操作代号)。
A.过滤 B.加热 C.蒸发 D.分液 E.蒸馏 F.冷却
(4)经查阅资料可知,当pH≤2.0时,ClO2-能被I-完全还原成Cl-,欲测定成品中NaClO2的含量,现进行以 下操作:
①步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式是______________ ,步骤Ⅲ中达到滴定终点时的现象是___________
②若上述滴定操作中用去了VmL Na2S2O3溶液,则样品中NaClO2的质量分数为_____(用字母表示)。
正确答案
(1)2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
(2)B
(3)BCFA
(4)①ClO2-+4H++4I-=2I2+Cl-+2H2O;滴入最后一滴Na2S2O3溶液时,溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复;
②
请在标有序号的空白处填空,并将序号及相应答案写在答题纸上:以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题,请根据已知信息回答有关问题:
(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是(可多选)______.
A.CH2=CH2+HCl→CH3CH2Cl
B.CH3CH2OH+HCl→CH3CH2Cl+H2O
C.CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
D.CH2=CHCl+H2CH3CH2Cl
由上述四个反应可归纳出,原子经济性高的是____________反应(填反应类型).
(2)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一.ClO2是一种性能优良的消毒剂,还可将废水中少量的S2-、NO2-和CN-等有毒有害的还原性酸根离子氧化去除.请写出用ClO2将废水中剧毒的CN-氧化成无毒气体的离子方程式________________,并说明该方法的优点________________.
(3)下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图:
活性炭的作用是__________;O3消毒的优点是____________.
A、B中放置的物质名称分别是:A______________;B____________.
正确答案
(1)A、D;加成
(2)2ClO2+2CN-===2CO2↑+N2↑+2Cl-;产生了无毒的CO2、N2
(3)吸附水中的有机物(或去除水中的异味);反应产物无毒无害;阳离子交换树脂;阴离子交换树脂
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