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ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水.实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)、为原料制备ClO2的流程如图:(1)写出电解时发生反应的化学方程式:NH4Cl+2HCl通电.NCl3+3H2↑NH4Cl+2HCl通电.NCl3+
题目详情
ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水.实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)、为原料制备ClO2的流程如图:

(1)写出电解时发生反应的化学方程式:
(2)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是______(填写字母).
A.碳酸钠溶液 B.碱石灰 C.浓硫酸 D.水
(3)测定ClO2的过程如下:在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解,再加3mL硫酸溶液,将生成的ClO2气体通入锥形瓶中完全吸收,在锥形瓶中加入几滴淀粉溶液,用0.10mol/L的硫代硫酸钠标准液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),共用去50.00mL标准液.
①ClO2通入锥形瓶中与酸性碘化钾溶液反应(还原产物为Cl-),反应的离子方程式______;
②滴定终点现象是______;
③测得ClO2的质量m(ClO2)=______;
(4)以N2、H2为电极反应物,以1L浓度均为0.05mol•L-1的HCl-NH4Cl混合液为电解质溶液的燃料电池,请写出电池工作时的正极反应式:______.已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2-H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,求电路中通过的电子的物质的量为

(1)写出电解时发生反应的化学方程式:
NH4Cl+2HCl
NCl3+3H2↑
| ||
NH4Cl+2HCl
NCl3+3H2↑
.
| ||
(2)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是______(填写字母).
A.碳酸钠溶液 B.碱石灰 C.浓硫酸 D.水
(3)测定ClO2的过程如下:在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解,再加3mL硫酸溶液,将生成的ClO2气体通入锥形瓶中完全吸收,在锥形瓶中加入几滴淀粉溶液,用0.10mol/L的硫代硫酸钠标准液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),共用去50.00mL标准液.
①ClO2通入锥形瓶中与酸性碘化钾溶液反应(还原产物为Cl-),反应的离子方程式______;
②滴定终点现象是______;
③测得ClO2的质量m(ClO2)=______;
(4)以N2、H2为电极反应物,以1L浓度均为0.05mol•L-1的HCl-NH4Cl混合液为电解质溶液的燃料电池,请写出电池工作时的正极反应式:______.已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2-H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,求电路中通过的电子的物质的量为
3×(0.05+
)
1×10 −8 |
K |
3×(0.05+
)
(用含K的代数式表示,假设NH3与H2O完全转化为NH3•H2O且忽略溶液体积的变化). 若有3克H2被完全氧化产生电能,并利用该过程中释放的电能电解足量的CuSO4溶液,(假设以石墨为电极,整个过程中能量总利用率为80%),若要将CuSO4溶液恢复到原来的浓度,需加入______(填化学式),质量为:______.1×10 −8 |
K |
▼优质解答
答案和解析
(1)由工艺流程转化关系可知,电解氯化铵与盐酸混合溶液,生成NCl3与H2,
反应方程式为NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3.
故答案为:NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3.
(2)A、ClO2易溶于水,不能利用碳酸钠溶液吸收氨气,故A错误;
B、碱石灰不能吸收氨气,故B错误;
C、浓硫酸可以吸收氨气,且不影响ClO2,故C正确;
D、ClO2易溶于水,不能利用水吸收氨气,故D错误.
故选:C.
(3)①由题目信息可知,ClO2通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应,氧化I-为I2,自身被还原为Cl-,同时生成水,反应离子方程式为2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.
故答案为:2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.
②溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色,说明滴定至终点.
故答案为:溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色;
③VmLNa2S2O3溶液含有Na2S2O3物质的量为V•10-3 L×cmol/L=0.1×50×10-3 mol.则:
根据关系式:2ClO2~5I2~10Na2S2O3,
2 10
n(ClO2) 0.1×50×10-3 mol
所以n(ClO2)=
×0.1×50×10-3 mol.
所以m(ClO2)=
×0.1×50×10-3 mol×67.5g/mol=0.0675g.
故答案为:0.0675g.
(4)以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池,N2在正极发生还原反应生成NH4+,电极反应式为:N2+6e-+8H+=2NH4+;
已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2-H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,则溶液中c(OH-)=c(H+)=10-7mol/L,根据电荷守恒可得:c(Cl-)=c(NH4+)=0.1mol/L,氨水的电离平衡常数为:K=
=
,则溶液中氨水浓度为:c(NH3•H2O)=
mol/L,原电池工作中生成铵根离子和氨水总的物质的量为:(0.05mol/L+
mol/L)×1L=(0.05+
)mol,氮气的化合价为0,氨水和铵根离子中氮元素的化合价为-3价,化合价降低了3价,则转移电子的物质的量为:(0.05+
)mol×3=3×(0.05+
)mol;
CuSO4溶液存在的阴离子为:SO42-、OH-,OH-离子的放电能力大于SO42- 离子的放电能力,所以OH-离子放电生成氧气;
溶液中存在的阳离子是Cu2+、H+,Cu2+离子的放电能力大于H+离子的放电能力,所以Cu2+离子放电生成Cu,溶液变成硫酸溶液;
电解硫酸铜的方程式为:2CuSO4+2H2O
2Cu+O2 ↑+2H2SO4.所以从溶液中析出的物质是氧气和铜,由元素守恒可知,
反应方程式为NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3.
故答案为:NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3.
(2)A、ClO2易溶于水,不能利用碳酸钠溶液吸收氨气,故A错误;
B、碱石灰不能吸收氨气,故B错误;
C、浓硫酸可以吸收氨气,且不影响ClO2,故C正确;
D、ClO2易溶于水,不能利用水吸收氨气,故D错误.
故选:C.
(3)①由题目信息可知,ClO2通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应,氧化I-为I2,自身被还原为Cl-,同时生成水,反应离子方程式为2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.
故答案为:2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.
②溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色,说明滴定至终点.
故答案为:溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色;
③VmLNa2S2O3溶液含有Na2S2O3物质的量为V•10-3 L×cmol/L=0.1×50×10-3 mol.则:
根据关系式:2ClO2~5I2~10Na2S2O3,
2 10
n(ClO2) 0.1×50×10-3 mol
所以n(ClO2)=
1 |
5 |
所以m(ClO2)=
1 |
5 |
故答案为:0.0675g.
(4)以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池,N2在正极发生还原反应生成NH4+,电极反应式为:N2+6e-+8H+=2NH4+;
已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2-H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,则溶液中c(OH-)=c(H+)=10-7mol/L,根据电荷守恒可得:c(Cl-)=c(NH4+)=0.1mol/L,氨水的电离平衡常数为:K=
c(NH +4)•c(OH −) |
c(NH3•H2O) |
0.1×1×10 −7 |
c(NH3•H2O) |
1×10 −8 |
K |
1×10 −8 |
K |
1×10 −8 |
K |
1×10 −8 |
K |
1×10 −8 |
K |
CuSO4溶液存在的阴离子为:SO42-、OH-,OH-离子的放电能力大于SO42- 离子的放电能力,所以OH-离子放电生成氧气;
溶液中存在的阳离子是Cu2+、H+,Cu2+离子的放电能力大于H+离子的放电能力,所以Cu2+离子放电生成Cu,溶液变成硫酸溶液;
电解硫酸铜的方程式为:2CuSO4+2H2O
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