湖北 羅功舉 駱 英
NaClO2
——2016高考“新寵”
湖北 羅功舉 駱 英
氯是考綱中界定的“常見(jiàn)非金屬元素”,氯及其化合物自然也是高中化學(xué)中的主干性知識(shí),是歷年高考考查的熱點(diǎn)。調(diào)研2016年各地高考試題發(fā)現(xiàn),NaClO2為命題專家所偏愛(ài)。下面擷取兩例分析如下,供參考。
例1 (2016新課標(biāo)Ⅰ)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑,也常用來(lái)漂白織物等,其一種生產(chǎn)工藝如下:
回答下列問(wèn)題:
(1)NaClO2中Cl的化合價(jià)為_(kāi)_______。
(2)寫(xiě)出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式:_____ ______________________________。
(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成,精制時(shí),為除去Mg2+和Ca2+,要加入的試劑分別為_(kāi)_______、________?!半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是________。
(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過(guò)程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______,該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是________。
(5)“有效氯含量”可用來(lái)衡量含氯消毒劑的消毒能力,其定義是:每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_(kāi)_______(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))。
分析:(1)在NaClO2中Na為+1價(jià),O為―2價(jià),根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0的原則,可求得Cl的化合價(jià)為+3價(jià)。
(2)要讀懂“反應(yīng)”步驟中發(fā)生反應(yīng)的情況:根據(jù)箭頭指向(下同)可確認(rèn)硫酸、SO2、NaClO3是反應(yīng)物,ClO2和NaHSO4是生成物,即NaClO3和SO2在H2SO4酸化條件下生成ClO2,其中NaClO2是氧化劑,還原產(chǎn)物為NaCl。根據(jù)電子得失相等和原子守恒,此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO3+SO2+H2SO42NaHSO4+ClO2。
(3)食鹽溶液中混有 Mg2+和Ca2+,可利用過(guò)量的NaOH溶液除去Mg2+,利用過(guò)量的Na2CO3溶液除去Ca2+,多余的NaOH、Na2CO3用稀鹽酸除去?!半娊狻敝邪l(fā)生反應(yīng)的情況:NaCl、ClO2是反應(yīng)物,NaClO2、Cl2是生成物,電解反應(yīng)方程式為Cl2↑,Cl2在陽(yáng)極產(chǎn)生,則陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaClO2(或)。
(4)根據(jù)流程圖示及題意可知,“尾氣吸收”中發(fā)生反應(yīng)的情況:NaOH、H2O2、ClO2是反應(yīng)物,NaClO2是生成物,其反應(yīng)方程式為2NaOH+H2O2+2ClO22NaClO2+ O2↑+2H2O,該反應(yīng)中ClO2是氧化劑,H2O2是還原劑,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1,氧化產(chǎn)物是O2。也可判斷出氧化劑、還原劑后,直接用守恒法分析,而不必寫(xiě)化學(xué)方程式。
(5)本問(wèn)的重點(diǎn)是理解好概念,它包含兩層意思:①消毒能力相當(dāng)意指元素化合價(jià)變化情況相等;②NaClO2、Cl2在溶液中表現(xiàn)氧化性時(shí),最后都變?yōu)镃l-。由此可得關(guān)系式,為NaClO2~2Cl2,再列式:90.5/1=2×71/m,解得m=1.57g。
點(diǎn)評(píng) 本題考查了概念、化學(xué)用語(yǔ)、混合物的分離與提純、電解原理、氧化還原反應(yīng)分析及計(jì)算,綜合性較強(qiáng),但核心知識(shí)是氧化還原反應(yīng),且解題中都是用守恒法進(jìn)行分析的。
例2 (2016新課標(biāo)Ⅲ)煤燃燒排放的煙氣中含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大氣,采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)NaClO2的化學(xué)名稱為_(kāi)_______。
(2)在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NOx的煙氣,反應(yīng)溫度為323K,NaClO2溶液濃度為5×10-3mol·L―1。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表:
離子 SO2―4 SO2―3 NO―3 NO―2 Cl―c/(mol·L―1)8.35×10―46.87×10―61.5×10―41.2×10―53.4×10―3
①寫(xiě)出NaClO2溶液脫硝過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式:________________。增加壓強(qiáng),NO的轉(zhuǎn)化率________(填“提高”“不變”或“降低”)。
②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行,吸收劑溶液的pH逐漸____ ____(填“提高”“不變”或“降低”)。
③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,脫硫反應(yīng)速率________(填“大于”或“小于”)脫硝反應(yīng)速率。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同,還可能是________。
(3)在不同溫度下,NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中,SO2和NO的平衡分壓px如圖所示。
①由圖分析可知,反應(yīng)溫度升高,脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均________(填“增大”“不變”或“減小”)。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到較好的煙氣脫硫效果。
①?gòu)幕瘜W(xué)平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________。
②已知下列反應(yīng):SO2(g)+2OH―(aq)(aq)+H2O(l) ΔH1
則反應(yīng)SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO―(aq)+2OH―(aq)CaSO4(s)+H2O(l)+Cl―(aq)的ΔH=________。
分析:(1)NaClO2中氯元素的化合價(jià)為+3價(jià),比NaClO3中氯元素的化合價(jià)低,故其化學(xué)名稱為亞氯酸鈉。
(2)亞氯酸鈉具有氧化性,其水溶液因ClO―2水解而呈堿性,則NaClO2溶液脫硝過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為,該反應(yīng)的正反應(yīng)是體積減小的,故增加壓強(qiáng),NO的轉(zhuǎn)化率提高。
(4)①由于生成的硫酸鈣微溶,降低了硫酸根離子的濃度,促進(jìn)平衡向正反應(yīng)反向進(jìn)行,SO2的轉(zhuǎn)化率提高,所以使用Ca(ClO)2效果好。
②應(yīng)用蓋斯定律即可解答。
點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)名稱、化學(xué)用語(yǔ)、外因?qū)Ψ磻?yīng)速率、轉(zhuǎn)化率及化學(xué)平衡的影響、蓋斯定律知識(shí)等,也有一定的綜合性,但側(cè)重了對(duì)化學(xué)理論知識(shí)的考核,這才是落腳點(diǎn)。
掩卷遐思,感觸頗多。我們研究高考試題的目的,一是探討高考命題者對(duì)哪些知識(shí)的青睞及考查方式,厘清學(xué)習(xí)或復(fù)習(xí)思路;二是檢驗(yàn)我們高考復(fù)習(xí)備考的方向性和目的性是否正確?;仡櫄v年的復(fù)習(xí)備考經(jīng)驗(yàn),我以為我們師生雙方在以下方面還需加大探索力度:
1.氯的化合物(如氯的含氧酸鹽、ClO2等)是元素化合物知識(shí)中的經(jīng)典內(nèi)容,也是歷年高考命題的熱點(diǎn)素材,如2016年上?;瘜W(xué)考查NaClO與NaCN、NaOCN的反應(yīng);2016年江蘇化學(xué)考查KClO3的制備;2015年重慶理綜考查ClO2的制備、性質(zhì);2015年全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ考查ClO2的制備及含量測(cè)定等,因此,對(duì)氯及其化合物知識(shí)的轉(zhuǎn)化關(guān)系還需重點(diǎn)探索,對(duì)重點(diǎn)物質(zhì)還需重點(diǎn)研究。復(fù)習(xí)中,對(duì)教材中的知識(shí)還需適當(dāng)?shù)耐卣挂稽c(diǎn),讓學(xué)生思維的觸角適當(dāng)往前延伸一步,那樣學(xué)生感知到的可能是另一番景象。
2.如果逐一對(duì)上述兩題中的子問(wèn)題進(jìn)行剖析,你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都只涉及最基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn),這些簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)的問(wèn)題融合后就成為了一個(gè)綜合性較強(qiáng)的內(nèi)容,這就是高考命題的基本特征,由此,我們要高度重視基礎(chǔ)內(nèi)容的學(xué)習(xí),而不必好高騖遠(yuǎn)。俗話說(shuō)“萬(wàn)丈高樓平地起”,只有“地基”打牢靠了,“萬(wàn)丈高樓”才安穩(wěn),學(xué)習(xí)也是這樣,只有具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí),才能真正做到“熟練生巧”,能力提高也會(huì)是水到渠成的事。因而,我們?cè)趯W(xué)習(xí)中應(yīng)逐漸形成“越基礎(chǔ),越重要”的觀念,要舍得在基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)上下功夫,而不必追逐題海戰(zhàn)術(shù)。
(作者單位:湖北省枝江一中)