亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,广泛用于纺织、印染和食品工业,它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。
(1)双氧水的结构式为____________;Ⅰ中发生反应的还原剂是__________(填化学式)。
(2)Ⅱ中反应的离子方程式是_______________________________________。
(3)A的化学式是________,装置Ⅲ中A在________极区产生。
(4)ClO2是一种高效水处理剂,可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。
①写出该反应的化学方程式:__________________________________________。
②研究表明:若反应开始时盐酸浓度较大,则气体产物中有Cl2。用离子方程式解释产生Cl2的原因:__________________________________________。
(5)NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。取等质量NaClO2,其中一份给以适当条件使之变质,另一份严格保存,均配成溶液,并分别与足量FeSO4溶液反应时,消耗Fe2+的物质的量________(填“相同”“不相同”或“无法判断”)。
(1)H—O—O—H Na2SO3
(2)2ClO2 +H2O2+2OH-=2+O2↑+2H2O
(3)H2SO4 阳
(4)5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O
+3Cl-+4H+=2Cl2↑+2H2O
(5)相同
(1)NaClO3中Cl原子化合价为+5价,具有很强的氧化性,而在酸性条件下具有较强的还原性,故Ⅰ中发生反应的氧化剂是NaClO3,还原剂是Na2SO3;(2)电解Na2SO4溶液相当于电解水,由气体a、b是Na2SO4溶液的电解产物可知为H2和O2,由气体a为反应Ⅱ的产物之一可知其为O2,为H2O2被ClO2氧化得到的产物,故反应Ⅱ的反应物为ClO2、H2O2和NaOH,生成物有NaClO2和O2,根据电子守恒和原子守恒配平即可;(3)电解Na2SO4溶液时OH-在阴极生成,故Na+通过离子隔膜向阴极移动得到产物NaOH溶液,而阳极生成H+,
向阳极移动得到产物A(即H2SO4溶液);(4)①由题意可知反应物为NaClO2和HCl,其中NaClO2中Cl元素的化合价为+3价,既可升高也可降低,故反应为NaClO2自身的氧化还原反应,根据电子守恒可知氧化产物ClO2和还原产物Cl-的物质的量之比为4∶1,根据原子守恒将方程式配平即可;②若产物为Cl2则
和HCl发生了归中反应,根据电子守恒可知反应的
和HCl的物质的量之比为3∶1,根据原子守恒将方程式配平即可;(5)变质过程为NaClO2自身的氧化还原反应,无论变质与否,与Fe2+反应时氯元素最终都转化为Cl-,故转移电子数相等。