Question

亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種強氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業。它在堿性環境中穩定存在。某同學查閱資料后設計生產NaClO₂的主要流程如下。

（1）Ⅰ、Ⅲ中發生反應的還原劑分別是         、          （填化學式）。
（2）Ⅱ中反應的離子方程式是                         。
（3）A的化學式是             ，裝置Ⅲ中A在           極區產生。
（4）ClO₂是一種高效水處理劑，可用亞氯酸鈉和稀鹽酸為原料制備：
5NaClO₂ + 4HCl =" 5NaCl" + 4ClO₂↑ + 2H₂O。
① 該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比是                。
② 研究表明：若反應開始時鹽酸濃度越大，則氣體產物中Cl₂的含量越大，運用氧化還原反應規律分析其原因是                                      。
（5）NaClO₂變質可分解為NaClO₃和NaCl。取等質量變質前后的NaClO₂試樣配成溶液，分別與足量FeSO₄溶液反應時，消耗Fe²⁺的物質的量相同，從電子守恒的角度解釋其原因是                    。

Answer 1

（1）Na₂SO₃  H₂O（2分）
（2）2ClO₂ + H₂O₂ + 2OH^－ = 2ClO+ O₂↑+ 2H₂O（2分）
（3）H₂SO₄（2分）  陽 （2分） 
（4）1∶4 （2分）  ClO的氧化性或Cl^－的還原性隨溶液的酸性和濃度的增大而增強，因此Cl^－被氧化得到Cl₂  （2分）
（5）NaClO₂變質前后分別與Fe²⁺反應時，最終均得到等量NaCl，Cl元素均由+3價變為－1價，根據電子守恒，兩個過程中得到的電子的物質的量相同（2分）

試題分析：（1）Ⅰ中發生的反應是亞硫酸鈉被氯酸鈉氧化，、Ⅲ中發生的反應是電解水，因此在這兩個反應中還原劑分別是：Na₂SO₃  H₂O（2分）
（2）2ClO₂ + H₂O₂ + 2OH^－ = 2ClO+ O₂↑+ 2H₂O（2分）
（3）Ⅲ裝置中左邊氫氧根離子放電，剩余的氫離子跟硫酸根離子結合成硫酸，所以A是：H₂SO₄； 因為是氫氧根離子放電，所以這邊是電解池的陽極。
（4）在這個反應中發生的是亞氯酸鈉中氯元素的自身氧化還原反應，既作氧化劑，也作還原劑，作氧化劑的亞氯酸鈉是化合價降低的，也就是由正三價變成正一價，為一摩爾，作還原劑的亞氯酸鈉是化合價升高的，也就是由正三價變成正四價，為四摩爾，所以該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比是1∶4 ；ClO的氧化性或Cl^－的還原性隨溶液的酸性和濃度的增大而增強，因此Cl^－被氧化得到Cl₂ 。
（5）NaClO₂變質前后分別與Fe²⁺反應時，最終均得到等量NaCl，Cl元素均由+3價變為－1價，根據電子守恒，兩個過程中得到的電子的物質的量相同（2分）