Question

14．二氧化氯是一种黄绿色到橙黄色的气体，是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂．回答下列问题：
（1）二氧化氯可溶于水，但常温下难以与水反应，加热时会发生反应生成等物质的量的次氯酸和氨气，同时放出氧气，该反应的化学方程式为12ClO₂+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HClO+4Cl₂+11O₂，产物之一次氯酸的电子式为．二氧化氯还能溶于强碱溶液，该过程中发生反应生成等物质的量的氯酸钠和另一种氯的含氧酸盐，同时生成水，该反应的离子方程式为2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O．
（2）工业上可利用电解法制备二氧化氯，如图为以石墨作电极制备二氧化氯的过程，写出产生二氧化氯气体的电极反应式：Cl^-+2H₂O-5e^-=ClO₂↑+4H⁺．可利用滴定法测定电解过程中产生的二氧化氯，其过程如下：在锥形瓶中加入足量用硫酸酸化的碘化钾溶液，将生成的二氧化氯通入锥形瓶中至完全吸收，再向锥形瓶中滴加几滴淀粉溶液，用0.1mo1•L^?1硫代硫酸钠标准液进行滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），共用去100.00mL标准液．则电解过程中产生的气体折算为标准状况下的体积为156.8mL．

Answer 1

分析 （1）二氧化氯可溶于水，但常温下难以与水反应，加热时会发生反应生成等物质的量的次氯酸和氨气，同时放出氧气，依据电子守恒和原子守恒配平书写化学方程式，次氯酸是共价化合物，氧原子和氢原子、氯原子分别形成一个共用电子对；二氧化氯还能溶于强碱溶液，该过程中发生反应生成等物质的量的氯酸钠和另一种氯的含氧酸盐，同时生成水，依据氧化还原反应+4价变化为+5价和低于+4价的含氯含氧酸盐为+3价含氧酸盐为NaClO₂；
（2）由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子；由题目信息可知，ClO₂通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应，氧化I^-为I₂，自身被还原为Cl^-，同时生成水，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，根据关系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃计算n（ClO₂），V=22.4n，计算标准状况下气体体积；

解答 解：（1）二氧化氯可溶于水，加热时会发生反应生成等物质的量的次氯酸和氯气，同时放出氧气，依据电子守恒，氯元素化合价+4价变化为+1价和0价，氧元素化合价-2价变化为0价，电子转移总数为44e-，则Cl₂和NaClO前系数分别为4，ClO₂前系数为12，结合原子守恒配平书写化学方程式为：12ClO₂+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HClO+4Cl₂+11O₂，次氯酸是共价化合物，氧原子和氢原子、氯原子分别形成一个共用电子对，电子式为：，二氧化氯还能溶于强碱溶液，该过程中发生反应生成等物质的量的氯酸钠和另一种氯的含氧酸盐，同时生成水，依据氧化还原反应+4价变化为+5价和低于+4价的含氯含氧酸盐为+3价含氧酸盐为NaClO₂，反应的离子方程式为：2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O，
故答案为：12ClO₂+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HClO+4Cl₂+11O₂；；2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O；
（2）由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，由题目信息可知，ClO₂通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应，氧化I^-为I₂，自身被还原为Cl^-，同时生成水，反应离子方程式为2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O，生成的碘单质用0.1mo1•L^?1硫代硫酸钠标准液进行滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），共用去100.00mL标准液，则：
根据关系式：2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃，～10e^-
           2              10
         n（ClO₂）        0.1mo1•L^?1×0.1L
n（ClO₂）=0.002mol，
阴极生成的是氢气，结合电子守恒电子转移总数为0.01mol，计算2H⁺+2e^-=H₂↑，生成氢气0.005mol，
电解过程中产生的气体折算为标准状况下的体积=（0.002mol+0.005mol）×22.4L/mol=0.1568L=156.8ml，
故答案为：Cl^-+2H₂O-5e^-=ClO₂↑+4H⁺；156.8；

点评 本题考查了物质性质，化学方程式、离子方程式书写方法，主要是氧化还原反应电子转移守恒的计算应用，电解池中电子守恒和反应过程中反应关系的推断是解题关键，题目难度中等．