20.二氧化氯(ClO2)是一種新型消毒劑,可用氯酸鈉(NaClO3)制備。
(1)隔膜電解法制備ClO2的裝置如圖所示。
已知:ClO2在酸性溶液中比較穩(wěn)定,在堿性溶液中不能穩(wěn)定存在。
①產(chǎn)生O2的電極反應(yīng)式:
。
②結(jié)合反應(yīng)方程式,簡(jiǎn)述ClO2的產(chǎn)生過(guò)程:
。
(2)過(guò)氧化氫還原法制備ClO2:H2O2+2NaClO3+H2SO4=Na2SO4+2ClO2↑+O2↑+2H2O。研究發(fā)現(xiàn)Cl-對(duì)上等反應(yīng)有影響,實(shí)驗(yàn)記錄如表所示:
加入NaCl的質(zhì)量濃度(g?L-1) |
ClO2的生成速率/(g?L-1?min-1) |
相同時(shí)間 |
10min |
30min |
60min |
ClO2產(chǎn)量/% |
Cl2的量 |
0 |
0.0035 |
0.0124 |
0.0159 |
97.12 |
極微量 |
1.00 |
0.0138 |
0.0162 |
0.0163 |
98.79 |
極微量 |
①NaCl的主要作用是
。
②上述反應(yīng)可能的過(guò)程如下:
反應(yīng)i:2
+
+
=2ClO
2↑+
+
。
反應(yīng)ii:Cl
2+H
2O
2=2Cl
-+O
2↑+2H
+,將反應(yīng)i填寫(xiě)完整。
③進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),未添加Cl
-時(shí),體系中會(huì)首先發(fā)生反應(yīng)生成Cl
-:
+3H
2O
2═Cl
-+3O
2↑+3H
2O(反應(yīng)iii)。分析反應(yīng)i、ii、iii的速率大小關(guān)系并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由
。
(3)國(guó)家規(guī)定,飲用水中ClO
2的殘留量不得高于0.8mg?L
-1。檢測(cè)某水樣中ClO
2的質(zhì)量濃度的步驟如下:
Ⅰ.取1.0L的酸性水樣,加入過(guò)量的碘化鉀,再用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性,使ClO
2轉(zhuǎn)化為
。加入淀粉溶液,溶液變藍(lán)。
Ⅱ.用0.0010mol?L
-1Na
2S
2O
3溶液滴定步驟Ⅰ中產(chǎn)生的I
2。
已知:步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2S
2+I
2═S
4+2I
-。
①步驟Ⅰ中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式是
。
②當(dāng)步驟Ⅱ中出現(xiàn)
(填現(xiàn)象)時(shí),停止滴加Na
2S
2O
3溶液,記錄其體積為10.00mL。
③上述水樣中ClO
2的質(zhì)量濃度是
mg?L
-1。