Question

用二氧化氯（ClO₂）、鐵酸鈉（Na₂FeO₄摩爾質(zhì)量為166g?mol^-1）等新型凈水劑替代傳統(tǒng)的凈水劑Cl₂對淡水進行消毒是城市飲用水處理新技術(shù)．ClO₂和Na₂FeO₄在水處理過程中分別被還原為Cl^-和Fe³⁺．
（1）如果以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，那么ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是

 

＞

 

＞

 

．（填化學式）
（2）二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點為-59℃，沸點為11.0℃，易溶于水．工業(yè)上用稍潮濕的KClO₃和草酸在60℃時反應制得．某學生用如上圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO₂，其中A為ClO₂的發(fā)生裝置，B為ClO₂的凝集裝置，C為尾氣吸收裝置．請問：
①A中反應還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1：2，該反應的化學方程式為

 

．
A部分還應添加溫度控制（如水浴加熱）裝置，B部分還應補充什么裝置：

 

；
②該裝置按①補充完整后，裝置A、B、C中還有一處設(shè)計明顯不合理的是

 

（填“A、B或C”），理由是

 

③C中的試劑為NaOH溶液，反應時生成氯酸鈉和亞氯酸鈉（NaClO₂），發(fā)該反應的離子方程式為

 

．若實驗時需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，則在精確配制時，需要稱取NaOH的質(zhì)量是

 

g，所使用的儀器除托盤天平、量筒、膠頭滴管、玻璃棒外，還必須有

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,氯、溴、碘及其化合物的綜合應用

專題：實驗設(shè)計題,鹵族元素

分析：（1）以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，設(shè)質(zhì)量均為m，消毒效率分別為

m

67.5

×5、

m

166

×3、

m

71

×2×1；
（2）①KClO₃和草酸發(fā)生氧化還原反應生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O；二氧化氯室溫下為氣體，易液化；
②C裝置不能用橡皮塞堵住瓶口；
③C為尾氣吸收裝置，可選擇堿來吸收尾氣，發(fā)生氧化還原反應生成氯酸鈉和亞氯酸鈉，根據(jù)n=

m

M

=cV計算．

解答： 解：（1）以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，設(shè)質(zhì)量均為m，ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率分別為

m

67.5

×5、

m

166

×3、

m

71

×2×1，所以由大到小的順序為ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄，故答案為：ClO₂；Cl₂；Na₂FeO₄；
（2）①KClO₃和草酸發(fā)生氧化還原反應生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O，反應的化學方程式為2KClO₃+H₂C₂O₂=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O；二氧化氯室溫下為氣體，易液化，應用盛有冰水混合物的水槽，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₂=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O；盛有冰水混合物的水槽；
②C裝置不能用橡皮塞堵住瓶口，否則沒有使瓶內(nèi)外壓強相等，氣體不能順利通過，
故答案為：C；儀器C沒有使瓶內(nèi)外壓強相等，氣體不能順利通過；
③C為尾氣吸收裝置，可選擇NaOH溶液來吸收尾氣，發(fā)生氧化還原反應為2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O，若實驗時需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，則應配制500mL，n（NaOH）=0.5L×4mol/L=2mol，m（NaOH）=2mol×40g/mol=80.0g，
所使用的儀器除托盤天平、量筒、膠頭滴管、玻璃棒外，還必須有500mL容量瓶、燒杯，
故答案為：2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O；80.0；500ml容量瓶、燒杯．

點評：本題以氯及其化合物的性質(zhì)考查氧化還原反應及物質(zhì)的制備實驗，把握習題中的信息及知識遷移應用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重學生綜合應用能力及信息抽取和分析能力的考查，題目難度中等．