二氧化氯(ClO2)是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂,被称为“第4代消毒剂”。工业上可采用氯酸钠(NaClO3)或亚氯酸钠(NaClO2)为原料制备ClO2。
(1)亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂,但在强酸性溶液中会发生歧化反应,产生ClO2气体,离子方程式为 。向亚氯酸钠溶液中加入盐酸,反应剧烈。若将盐酸改为相同pH的硫酸,开始时反应缓慢,稍后一段时间产生气体速率迅速加快。产生气体速率迅速加快的原因是 。
(2)化学法可采用盐酸或双氧水还原氯酸钠制备ClO2。用H2O2作还原剂制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒,其主要原因是 。
(3)电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实验。
①电源负极为 极(填A或B):
②写出阴极室发生反应依次为: 、
;
③控制电解液H+不低于5mol/L,可有效防止因H+浓度降低而导致的ClO2﹣歧化反应。若两极共收集到气体22.4L(体积已折算为标准状况,忽略电解液体积的变化和ClO2气体溶解的部分),此时阳极室与阴极室c(H+)之差为 。
A、B、C、D、E、F是中学化学中常见的六种短周期元素,有关位置及信息如下:A的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成离子化合物;C单质在实验室一般保存在煤油中;F的最高价氧化物对应的水化物既能与酸反应又能与碱反应,G单质是日常生活中用量最大的金属,易被腐蚀。请回答下列问题:
(1)A元素在周期表中的位置是。
(2)A与B可组成质量比为7:16的三原子分子,该分子释放在空气中可能引起的环境问题有:(任写一种)。
(3)A和C组成的一种离子化合物,能与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是。
(4)同温同压下,将a L A氢化物的气体和b L D的氢化物气体通入水中,若所得溶液的pH=7,则ab(填“>"或“<”或“=”)
(5)写出F的单质与NaOH溶液反应的离子方程式:_________________________。
(6)已知一定量的E单质能在B2 (g)中燃烧,其可能的产物及能量关系如下图所示:请写出一定条件下EB2(g) 与E(s)反应生成EB(g)的热化学方程式。
(7)若在D与G组成的某种化合物的溶液甲中,加入铜片,溶液会慢慢变为蓝色,依据产生该现象的反应原理,所设计的原电池如图所示,
其反应中正极反应式为。
某强酸性溶液X可能含有A13+、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32-、SO32-、SO42-、C1-中的若干种,取该溶液进行连续实验,实验过程及产物如下:
根据以上信息,回答下列问题:
(1)上述离子中,溶液X中除H+外还肯定含有的离子有_____________________,肯定不含有的离子有________________。
(2)请设计简单的实验检验不能确定是否含有的离子(若不止一种,可任选一种)的存在:________________________________________________________________。
(3)写出反应①的离子方程式:______________________________。
(4)假设测定A、F、I均为0.1mol,100mL X溶液中n(H+)=0.4mol,当沉淀C的物质的量大于0.7mol时,溶液X中还一定含有____________.
(14分)ClO2气体是一种常用的消毒剂,我国从2 000年起逐步用ClO2代替氯气对饮用水进行消毒。
(1)消毒水时,ClO2还可将水中的Fe2+、Mn2+等转化成Fe(OH)3和MnO2等难溶物除去,在这个过程中,Fe2+、Mn2+的化合价升高,说明ClO2具有__________性。
(2)工业上可以通过下列方法制取ClO2,请完成该化学反应方程式:2KClO3+SO2==2ClO2+__________。
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,是放热反应,当1 mol Cl2参与反应时释放145 kJ的热量,写出这个反应的热化学方程式:_______________________________。
(4)自来水厂用ClO2处理后的水中,要求ClO2的浓度在0.1~0.8 mg·L-1之间。碘量法可以检测水中ClO2的浓度,步骤如下:
Ⅰ.取一定体积的水样,加入一定量的碘化钾,再用氢氧化钠溶液调至中性,并加入淀粉溶液,溶液变蓝。
Ⅱ.加入一定量的Na2S2O3溶液。(已知:2S2O+I2===S4O
+2I-)
Ⅲ.加硫酸调节水样pH至1~3。
操作时,不同pH环境中粒子种类如下图所示:
请回答:
①操作Ⅰ中反应的离子方程式是______________________________。
②确定操作Ⅱ完全反应的现象是______________________________。
③在操作Ⅲ过程中,溶液又呈蓝色,反应的离子方程式是______________________________。
④若水样的体积为1.0 L,在操作Ⅱ时消耗了1.0×10-3 mol·L-1的Na2S2O3溶液10 mL,则
水样中ClO2的浓度是________mg·L-1。
金属钒(V)在材料科学上有重要作用,被称为“合金的维生素”。以下是测定矿石中钒的含量的两个反应:
(1)用稀硫酸溶解五氧化二钒(V2O5),得到(VO2)2SO4溶液。写出该反应的化学方程式_________________;
该反应______(选填“是”或“不是”)氧化还原反应。
(2)用已知浓度的硫酸酸化的H2C2O4溶液,滴定(VO2)2SO4溶液,完成下列离子方程式,方框内填
数字,短线上填写物质的化学式或离子符号。
VO2+ + H2C2O4 + ______ → VO2+ +CO2 ↑ + ______
(3)当收集到标准状况下气体11.2L时,转移的电子数目为 。
(4)甲同学提出:上述反应能否用盐酸酸化?乙同学认为:要回答这个问题还得知道。
A.VO2+和HCl氧化性相对强弱
B.VO2+和Cl2氧化性相对强弱
C.上述均不正确
现有1—20号元素A、B、C、D所对应的物质的性质或微粒结构如下:
①A的原子M层上有6个电子;
②B2+与D—具有相同的电子层结构,且可以相互组合形成常见干燥剂;
③元素C的单质常温为双原子气体分子,其氢化物水溶液呈碱性;
④元素D的最高正化合价为+7价。
请回答下列问题:
(1)B的离子与D的离子相互组合形成的干燥剂的化学式是。
(2)元素C与氢元素形成带一个单位正电荷的离子,为10电子微粒,写出该微粒的电子式(用元素符号表示)。
(3)元素A与元素D相比,非金属性较强的是(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是。
a.常温下A的单质和D的单质状态不同
b.D的氢化物比A的氢化物稳定
c.一定条件下D单质能从A的氢化物水溶液中置换出A单质
d.HD的酸性比HA酸性强