Question

斯坦福大學(xué)B.M. Trost教授提出了綠色化學(xué)的核心概念——原子經(jīng)濟(jì)性。我們常用原子利用率來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的原子經(jīng)濟(jì)性，其計(jì)算公式為：

原子利用率＝×100%

下面是新型自來(lái)水消毒劑ClO2的四種生產(chǎn)方法，請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>

(1)氯酸鈉和鹽酸法：本方法的方程式為2NaClO3＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O，此方法的原子利用率為_(kāi)_______%(保留一位小數(shù)，下同)。

(2)電解亞氯酸鈉法：本方法是用惰性電極電解亞氯酸鈉溶液，原子利用率為62.2%，其陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：ClO－e－===ClO2，陰極電極反應(yīng)式為_(kāi)______________。

(3)亞氯酸鈉和氯氣法：本方法的原子利用率為53.6%，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________。

(4)聯(lián)合工藝法：本方法的反應(yīng)原理由三步組成：

①電解氯化鈉溶液NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑

②氫氣和氯氣合成氯化氫

③生成二氧化氯2NaClO3＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O此方法的原子利用率最大為_(kāi)_______%。

Answer 1

解析：(1)根據(jù)題意，原子利用率為2×67.5÷(2×106.5＋36.5×4)×100%＝37.6%。

(2)陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。

(3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)，可寫(xiě)出2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2，然后用原子利用率檢驗(yàn)化學(xué)方程式。

(4)由該過(guò)程三個(gè)化學(xué)方程式可整理出總化學(xué)方程式：Cl2＋4H2O===2ClO2＋4H2，原子利用率最大可為2×67.5÷(71＋72)×100%＝94.4%。

答案：(1)37.6　(2)2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

(3)2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2

(4)94.4