Question

7．二氧化氯（ClO₂）是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑．
（1）氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產(chǎn)ClO₂方法．
①用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)．某次除雜操作時(shí)，往粗鹽水中    先加入過量的BaCl₂（填化學(xué)式），至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去．經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量CO₃^2-時(shí)，BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s）[已知：K_sp（BaSO₄）=1.1×10-¹⁰、K_sp（BaCO₃）=5.1×10-⁹]．
②該法工藝原理示意圖如下．其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO₃）與鹽酸反應(yīng)生成ClO₂．工藝中可以利用的單質(zhì)有H₂、Cl₂（填化學(xué)式），發(fā)生器中生成ClO₂的化學(xué)方程式為2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O．
（2）纖維素還原法制ClO₂是一種新方法，其原理是：纖維素水解得到的最終產(chǎn)物D與NaClO₃反應(yīng)生成ClO₂．完成反應(yīng)的化學(xué)方程式：
□1C₆H₁₂O₆+24NaClO₃+12H₂SO₄═□ClO₂↑+□CO₂↑+18H₂O+□12Na₂SO₄
（3）ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無毒的物質(zhì)，自身被還原為Cl^-．處理含CN^-相同量的電鍍廢水，所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）①在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．根據(jù)提供的Ksp數(shù)據(jù)，在后面加入碳酸鈉時(shí)，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq）；
②電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的單質(zhì)為H₂、Cl₂，合成HCl，根據(jù)流程圖可知加入物質(zhì)為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；可以寫出方程式，并用化合價(jià)升降法配平得到；
（2）纖維素為多糖，水解最終產(chǎn)物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價(jià)，降低1價(jià)，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價(jià)為0，到+4價(jià)，升高4價(jià)，然后配平得到；
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍．

解答 解：（1）①加入過量的Na₂CO₃和NaOH，可分別除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量CO₃^2-時(shí)，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s），
故答案為：BaCl₂；BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量CO₃^2-時(shí)，BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s）；
②電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的單質(zhì)為H₂、Cl₂，合成HCl，根據(jù)流程圖可知加入物質(zhì)為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；發(fā)生氧化還原反應(yīng)，NaClO₃被還原生成ClO₂，HCl被氧化生成Cl₂，同時(shí)生成水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O，
故答案為：H₂、Cl₂；2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O；
（2）纖維素為多糖，水解最終產(chǎn)物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價(jià)，降低1價(jià)，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價(jià)為0，到+4價(jià)，升高4價(jià)，則配平后的化學(xué)方程式為 C₆H₁₂O₆+24 NaClO₃+12H₂SO₄=24 ClO₂↑+6 CO₂↑+18H₂O+12 Na₂SO₄，
故答案為：1；C₆H₁₂O₆；24；6；12Na₂SO₄；
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，涉及氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念、配平及計(jì)算，化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法（除雜）等相關(guān)知識(shí)，題目難度中等，注意把握物質(zhì)的分離、提純操作方法．