Question

Ⅰ.某實驗A小組設計生產亞氯酸鈉（NaClO₂）的主要流程如圖，

已知NaClO₂是一種強氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染工業。它在堿性環境中穩定存在。
（1）雙氧水的電子式為           ，裝置Ⅰ中發生反應的還原劑是　　　　　（填化學式）。
（2）A的化學式是　　 　，裝置Ⅲ電解池中A在　　　極區產生，若裝置Ⅲ中生成氣體a為 11.2 L(標準狀況)，則理論上通過電解池的電量為　　　             （已知法拉第常數F="9.65×l" 0⁴C· mol^-1)。
（3）裝置Ⅱ中反應的離子方程式是　　　　　                        　　　 。
Ⅱ．某實驗B小組測定金屬錫合金樣品的純度（僅含少量鋅和銅，組成均勻），將樣品溶于足量鹽酸: Sn+ 2HCl=SnCl₂+H₂↑，過濾，洗滌。將濾液和洗滌液合并再加過量的FeCl₃溶液。最后可用一定濃度的K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定生成的Fe²⁺，此時還原產物為Cr³⁺。現有錫合金試樣1.23g，經上述反應、操作后，共用去0.200mol/L的K₂Cr₂O₇的酸性溶液15.00mL。
（4） 列式計算樣品中錫的質量分數。
（5）用上述樣品模擬工業上電解精煉錫，如圖：

b極發生電極反應式      ，當得到11.90g純錫時，電解質溶液質量減輕0.54g，則錫合金質量減少_______ g（結果保留一位小數）。

Answer 1

（1）     Na₂SO₃　　　
（2）H₂SO₄　　　陽   1.93×l 0⁵C  （3）2ClO₂ + H₂O₂ + 2OH^－= 2ClO₂^－+ O₂↑+ 2H₂O
（4）87.1%
由關系式6Fe²⁺ ~ 3Sn²⁺ ~ Cr₂O₇^2–    得出n(Sn)="0.009" mol
∴　Ｗ%＝
（5）Sn -2e^-=Sn²⁺  Zn-2e^-=Zn²⁺　　　    12.3g

試題分析：（1）在雙氧水分子中每個O原子與一個H原子形成共用電子對，再與另一個O原子形成共用電子對。所以它的電子式為。在裝置Ⅰ中發生反應NaClO₃把Na₂SO₃氧化為Na₂SO₄，它本身被還原為ClO₂.所以還原劑是Na₂SO₃。（2）在裝置Ⅱ中中發生反應：ClO₂+H₂O₂+NaOH=NaClO₂+H₂O+O₂↑．Na₂SO₄溶液在裝置Ⅲ電解池發生氧化還原反應：溶液中的陽離子的氧化性：H⁺>Na⁺,所以在陰極發生反應：2H⁺+2e^-=H₂↑．由于破壞了附近的水的電離平衡，最終導致該區域的溶液顯堿性，分離出NaOH溶液。溶液中的陰離子的還原性：OH^->SO₄^2-,所以在陽極發生反應為：4OH^—+4e-=O₂↑+2H₂O。消耗了水電離產生的OH-，破壞了水的電離平衡，水繼續電離。最終導致該區域的溶液顯酸性。因此該陽極區產生的是氧氣產物A為硫酸。化學式是H₂SO₄。n(O₂)=" 11.2L÷" 22.4L/mol =0.5mol.則n(e-)=4×0.5mol=2mol．則理論上通過電解池的電量為2mol×9.65×l 0⁴C/ mol=" 1.93×l" 0⁵C．（3）裝置Ⅱ中反應的化學方程式為ClO₂+ H₂O₂+NaOH=NaClO₂+H₂O+O₂↑的離子方程式是2ClO₂ + H₂O₂ + 2OH^－= 2ClO₂^－+ O₂↑+ 2H₂O。（4）在反應過程中發生的反應為Sn²⁺+ 2Fe³⁺= Sn⁴⁺+ 2Fe²⁺, 6Fe²⁺+Cr₂O₇^2- +14H⁺= 6Fe³⁺+2Cr³⁺+ 7H₂O 。由方程式得關系式為：6Fe²⁺ ~ 3Sn²⁺ ~ Cr₂O₇^2–。n(Cr₂O₇^2-)= 0.200mol/L× 0.01500L=0.003mol.,所以n(Sn)="0.009" mol.m(Sn)=" 0.009" mol×119g/mol=1.071g.所以樣品中錫的質量分數Ｗ%＝。（5）電解精煉Sn時，用粗Sn作陽極，精Sn作陰極。含Sn²⁺離子的溶液作電解質溶液。所以b極為陽極。陽極電極反應式Sn -2e^-=Sn²⁺；Zn-2e^-=Zn²⁺。陰極電極反應式為：Sn²⁺+2e^-=Sn。即相當于一部分的Sn是Zn發生置換反應Zn+Sn²⁺=Zn²⁺+Sn。陽極每有65gZn反應，陰極生成Sn119g,溶液減輕54g.現在溶液減輕0.54g,則發生反應的Zn為0.01mol，其質量為0.65g,由該Zn置換出來的Sn為0.01mol。其質量為1.19g．所以參加反應的錫質量為11.90-1.19= 10.71g,因為Sn的含量為87.1%，所以Sn合金的質量為10.71g÷87.1%=12.3g.