备考2024届高考化学一轮复习强化训练第四章非金属及其化合物第1讲氯及其化合物科学探究思想__新型灭菌消毒剂的制备和应用

素养：科学探究思想——新型灭菌消毒剂的制备和应用命题特点：新型灭菌消毒剂ClO2、NaClO2等的制备、性质探究实验。“一提取”情境中关键信息，尤其是物质的物理性质和化学性质；“二分析”含氯物质随实验的进行发生的反应；“三关注”制备环境（酸碱性、氧化性和还原性等）。有关ClO2的性质和制备物理性质常温常压下，ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水化学性质ClO2可作消毒剂、漂白剂，其水溶液不稳定，见光易分解。主要表现出氧化性，作氧化剂时，本身可被还原为Cl－。①氧化Mn2＋：2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O5MnO2↓＋12H＋＋2Cl－。②快速氧化S2－：8ClO2＋5S2－＋4H2O5SO42－＋8Cl－＋8H＋。③将CN－氧化成CO2和N2：2ClO2＋2CN－2CO2＋N2＋2Cl－制备还原法①氯酸钠与稀盐酸反应法：2NaClO3＋4HCl2NaCl＋Cl2↑＋2ClO2↑＋2H2O。②草酸还原法：H2C2O4＋2NaClO3＋2H2SO4△2NaHSO4＋2CO2↑＋2ClO2↑＋2H2O。③KClO3与SO2反应法：2KClO3＋SO22ClO2＋K2SO4。④实验室常将NaClO3和Na2SO3用硫酸酸化，在加热条件下制备ClO2：2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4△2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O。氧化法①亚氯酸钠与氯气反应法：2NaClO2＋Cl2[1]　2NaCl＋2ClO2　。②亚氯酸钠与盐酸反应法：5NaClO2＋4HCl[2]　4ClO2↑＋5NaCl＋2H2O　1.亚氯酸钠（NaClO2）是一种高效的漂白剂和氧化剂，可用于各种纤维和某些食品的漂白。马蒂逊（Mathieson）法制备亚氯酸钠的流程如下：下列说法错误的是（　C　）A.反应①阶段，参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1 B.若反应①通过原电池来实现，则ClO2是正极产物C.反应②中的H2O2可用NaClO4代替D.反应②条件下，ClO2的氧化性大于H2O2解析　根据流程图可知，反应①中氧化剂是NaClO3，还原剂是SO2，还原产物是ClO2，氧化产物是NaHSO4，根据得失电子守恒可知，NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1，A项正确；由反应①中各元素的化合价变化情况，再根据原电池正极上发生还原反应，可知ClO2是正极产物，B项正确；反应②中，ClO2转化为NaClO2，氯元素的化合价降低，ClO2作氧化剂，H2O2只能作还原剂，氧元素的化合价升高，不能用NaClO4代替H2O2，C项错误；反应②中ClO2作氧化剂，H2O2作还原剂，可以推出反应②条件下，ClO2的氧化性大于H2O2，D项正确。2.ClO2又称百毒净，可用于水的净化和纸张、纺织品的漂白，用如图所示装置（夹持装置略）制备ClO2并探究ClO2的某些性质。回答下列问题：（1）装置A用于制备ClO2，生成的ClO2中混有CO2，该反应的化学方程式为　2NaClO3＋H2C2O4＋2H2SO4△2ClO2↑＋2NaHSO4＋2CO2↑＋2H2O　。（2）关闭止水夹②，打开止水夹①、③，边通空气边向仪器a中滴加稀硫酸并加热，一段时间后，装置C中生成NaClO2，该反应体现了H2O2的　还原　性。若关闭止水夹③，打开止水夹②，装置B中可观察到的现象为　红色布条褪色　。（3）城市饮用水处理的新技术中用ClO2替代Cl2，如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么消毒杀菌剂ClO2的消毒效率是Cl2的　2.63　倍（结果保留两位小数）。解析　（1）由题意可知，装置A中反应生成的气体为ClO2和CO2，则该反应的化学方程式为2NaClO3＋H2C2O4＋2H2SO4△2ClO2↑＋2NaHSO4＋2CO2↑＋2H2O。（2）ClO2与H2O2在碱性条件下发生反应2ClO2＋2NaOH＋H2O22NaClO2＋2H2O＋O2，H2O2中O由－1价变为0价，O的化合价升高，体现了H2O2的还原性。ClO2具有强氧化性，会使装置B中红色布条褪色。（3）ClO2中氯元素由＋4价降为－1价，则1molClO2转移5mol 电子，消毒效率为567.5，1molCl2转移2mol电子，消毒效率为271，则ClO2的消毒效率是氯气的567.5271≈2.63倍。