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14.二氧化氯(ClO2)是国际公认高效、安全的杀菌、保鲜剂,是氯制剂的理想替代品.工业上制备ClO2的方法很多,NaClO3 和NaClO2是制取ClO2的常见原料.
完成下列填空:
(1)以下反应是制备ClO2的一种方法:H2C2O4+2NaClO3+H2SO4→Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O
上述反应物中属于第三周期的元素的原子半径大小顺序是Na>S>Cl;其中原子半径最大元素的原子,其核外有4种不同能量的电子.
(2)ClO2的分子构型为“V”形,则ClO2是极性(选填“极性”、“非极性”)分子,其在水中的溶解度比氯气大(选填“大”、“小”、“一样”).
(3)ClO2具有强氧化性,若ClO2和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl-,ClO2的消毒能力是等质量Cl2的2.63倍(保留2位小数).
(4)若以NaClO2为原料制取ClO2,需要加入具有氧化(填“氧化”、“还原”)性的物质.
(5)工业上将氯碱工业和制取NaClO3联合进行.研究发现,电解时,不同反应环境下的总反应分别为:
4NaCl+18H2O→4NaClO3+3O2↑+18H2↑(中性环境)
NaCl+3H2O→NaClO3+3H2↑(微酸性环境)
①电解时,氢气在阴极极产生.
②更有利于工业生产NaClO3的反应环境是微酸性环境,理由转移电子都生成氯酸钠,能量利用率高,水消耗少,不同时生成氢气和氧气,相对更安全.

分析 (1)反应物中属于第三周期的元素为Na、S、Cl,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,原子半径最大元素为Na,结合电子排布式1s22s22p63s1解答;
(2)ClO2分子构型为“V”形,正负电荷重心不重叠,为极性分子,易溶于水;
(3)1molCl2可以获得2mol电子,1molClO2可以获得电子5mol电子;
(4)以NaClO2为原料制取ClO2,Cl元素化合价由+3价升高到+4价;
(5)①电解时,氢气由水还原生成;
②工业生产时,应注意安全问题.

解答 解:(1)反应物中属于第三周期的元素为Na、S、Cl,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,则原子半径大小顺序为Na>S>Cl,原子半径最大元素为Na,结合电子排布式1s22s22p63s1,同一轨道电子能量相同,则有四种能量不同的电子,
故答案为:Na>S>Cl;4;
(2)ClO2分子构型为“V”形,正负电荷重心不重叠,为极性分子,易溶于水,其在水中的溶解度比氯气大,故答案为:极性;大;
(3)设质量都是71g,氯气得到的电子数为$\frac{71g}{71g/mol}$×2×1=2mol,ClO2得到的电子数为$\frac{71g}{67.5g/mol}$×1×5=$\frac{71}{13.5}$mol,则ClO2消毒的效率是Cl2的倍数为$\frac{\frac{71}{13.5}}{2}$=$\frac{71}{27}$≈2.63,
故答案为:2.63;
(4)以NaClO2为原料制取ClO2,Cl元素化合价由+3价升高到+4价,应加入氧化剂,故答案为:氧化;
(5)①电解时,氢气由水还原生成,则应在阴极生成,故答案为:阴极;
②由电解方程式可知微酸性环境生成气体为氢气,而在中性环境中生成氧气和氢气,易导致爆炸的危险,且微酸性环境能量利用率高,水消耗少,
在故答案为:微酸性环境;转移电子都生成氯酸钠,能量利用率高,水消耗少,不同时生成氢气和氧气,相对更安全.

点评 本题考查较为综合,涉及多方面知识,以含氯化合物为载体考查物质的结构、性质以及制备,为高考常见题型和高频考点,侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查,注意相关基础的积累,难度不大.

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