二氧化*(ClO2)是一種新型消毒劑,可用***(NaClO3)為原料製備。(1)隔膜電解法制備ClO2的裝置...
問題詳情:
二氧化*(ClO2)是一種新型消毒劑,可用***(NaClO3)為原料製備。
(1)隔膜電解法制備ClO2的裝置示意圖如下:
已知:ClO2在**溶液中比較穩定,在鹼*溶液中不能穩定存在。
①產生O2的電極反應式:________。
②結合反應方程式,簡述ClO2的產生過程:_________。
(2)過氧化*還原法制備ClO2:研究發現Cl-對上述反應有影響,實驗記錄如下:
加入NaCl 的濃度/(g·L‑1) | ClO2的生成速率/(g·L-1·min-1) | 相同時間 | |||
10 min | 30 min | 60 min | ClO2 產率/% | Cl2 的量 | |
0 | 0.0035 | 0.0124 | 0.0159 | 97.12 | 極微量 |
1.00 | 0.0138 | 00162 | 0.0163 | 98.79 | 極微量 |
①NaCl的主要作用是_______。
②上述反應可能的過程如下:
反應i: + + +
反應ii: Cl2 + H2O2 = 2Cl- + O2↑ + 2H+
將反應i填寫完整_________。
③進一步研究發現,未添加Cl-時,體系中首先會發生反應生成Cl-,反應為:ClO3- + 3H2O2 = Cl- + 3O2↑+3H2O(反應iii)。分析反應i、ii、iii的速率大小關係並簡要説明理由:_________。
(3)國家規定,飲用水中ClO2的殘留量不得高於0.8 mg·L-1,檢測步驟如下:
Ⅰ.取1.0L的**水樣,加入過量的*化鉀,再用*氧化*溶液調至中*,使ClO2轉化為。加入澱粉溶液,溶液變藍。
Ⅱ.用0.0010 mol/LNa2S2O3溶液滴定步驟I中產生的I2。已知:步驟II中發生反應的離子方程式是
①步驟I中發生的氧化還原反應的離子方程式是________。
②當步驟II中出現________(填現象)時,停止滴加Na2S2O3溶液,記錄其體積為10.00 mL。
③上述水樣中ClO2的殘留濃度是______mg·L-1。
【回答】
(1). (2). *極反應:,產生的在溶液中與發生反應:
。一部分逸出,一部分循環反應 (3). 催化劑 (4). (5). 反應i較快,反應ii 與反應i 速率相當或更快,反應iii 較慢。因為ClO2產率很高並且Cl2的量極微量,並且不添加Cl- 時起始生成ClO2的速率很慢 (6). (7). 溶液藍*恰好消失,30 s 內不變為藍* (8). 0.675
【解析】
【分析】
(1)①氧元素化合價升高產生O2,氧氣在陽極生成;
②根據裝置圖,在*極得電子生成,與溶液中ClO3-反應生成;
(2)①根據表格數據,可知加入NaCl,生成速率明顯增大;
②總反應-反應ii可得反應i;
③根據ClO2產率很高並且Cl2的量極微量,並且不添加Cl- 時起始生成ClO2的速率很慢分析反應i、ii、iii的速率大小;
(3)①步驟I中ClO2與*離子反應生成和*單質;
②當*單質完全反應時,溶液藍*消失;
③根據、,可知ClO2與的關係式,根據關係式計算ClO2殘留濃度。
【詳解】(1)①水中氧元素化合價升高產生O2,氧氣在陽極生成,陽極反應式是;
②根據裝置圖,ClO2的產生過程是:*極發生反應,產生的在溶液中與發生反應:。一部分逸出,一部分循環反應;
(2)根據表格數據,可知加入NaCl,生成的速率明顯增大,所以NaCl的主要作用是作反應的催化劑;
②總反應的離子方程式是,總反應-反應ii可得
;
③根據ClO2產率很高並且Cl2的量極微量,並且不添加Cl- 時起始生成ClO2的速率很慢,所以反應i較快,反應ii 與反應i 速率相當或更快,反應iii 較慢;
(3)①步驟I中ClO2與*離子反應生成和*單質,反應的離子方程式是;
②當*單質完全反應時,溶液藍*消失,當步驟II中藍*恰好消失,30 s 內不變為藍*時,達到滴定終點,停止滴加Na2S2O3溶液。
③根據、,可知ClO2與的物質的量比是1:1;
設水樣中ClO2的物質的量是nmol;
ClO2—————
1 1
nmol 0.0010 mol/L×0.01L
解得n=1×10 -5mol;
ClO2的殘留濃度是1×10 -5mol×67.5g/mol×103÷1L=0.675 mg·L-1。
知識點:電離平衡 水解平衡
題型:填空題