斯坦福大学B．M．Trost教授提出了绿色化学的核心概念--原子经济性．我们常用原子利用率来衡量化学反应过程的原子经济性，其计算公式为：原子利用率＝目标生成物的质量参加该反应所有反应物的总质量×100%下面是新型自来水消毒剂ClO2的四种生成方法，请填空：（1）氯酸钠和盐酸法：本方法的方程式为：2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O，此方法的原子利用率为%（保留一位小数，下同）．（2）电解亚氯酸钠法：本方法是用惰性电极电解亚氯酸钠溶液，原子利用率为62.2%，其阳极电极反应
2019-06-20
斯坦福大学B．M．Trost教授提出了绿色化学的核心概念--原子经济性．我们常用原子利用率来衡量化学反应过程的原子经济性，其计算公式为：原子利用率＝×100%
下面是新型自来水消毒剂ClO2的四种生成方法，请填空：
（1）氯酸钠和盐酸法：本方法的方程式为：2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O，此方法的原子利用率为______%（保留一位小数，下同）．
（2）电解亚氯酸钠法：本方法是用惰性电极电解亚氯酸钠溶液，原子利用率为62.2%，其阳极电极反应式为：ClO2-→ClO2+e-，阴极电极反应式为______．
（3）亚氯酸钠和氯气法：本方法的原子利用率为53.6%，此反应的化学方程式为______．
（4）联合工艺法：本方法的反应原理由三步组成：
①电解氯化钠溶液NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑
②氢气和氯气合成氯化氢
③生成二氧化氯2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O
此方法的原子利用率最大为______%．
优质解答
（1）假设生成2mol二氧化氯，则需要氯酸钠的物质的量是2mol，氯化氢的物质的量是4mol，
m（ClO2）=2mol×67.5g/mol=135g，n（NaClO3）=2mol×106.5g/mol=213g，n（HCl）=4mol×36.5g/mol=
146g，原子利用率=×100%=37.6%，
故答案为：37.6；
（2）电解含氧酸盐时，阴极上氢离子放电生成氢气，所以电极反应式为：2H++2e-=H2↑，
故答案为：2H++2e-=H2↑；
（3）亚氯酸钠和氯气反应生成二氧化氯，根据化合价变化知，氯气得电子生成氯离子，结合原子守恒知，生成氯化钠，该反应中亚氯酸钠中氯元素的化合价由+3价变为+4价，氯气中氯元素的化合价由0价变为-1价，根据得失电子守恒结合原子守恒得其反应方程式为2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2，
故答案为：2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2；
（4）①NaCl+3H2O NaClO3+3H2↑，
②H2+Cl22HCl，
③2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O
将方程式2①+2②+③得4H2O+Cl2=4H2+2ClO2↑，
设生成的二氧化氯的物质的量是2mol，参加反应的水的物质的量是4mol，参加反应的氯气的物质的量是2mol，m（ClO2）=2mol×67.5g/mol=135g，m（H2O）=4mol×18g/mol=72g，m（Cl2）=1mol×71g/mol=71g，
则原子利用率=×100%=94.4%，
故答案为：94.4．
（1）假设生成2mol二氧化氯，则需要氯酸钠的物质的量是2mol，氯化氢的物质的量是4mol，
m（ClO2）=2mol×67.5g/mol=135g，n（NaClO3）=2mol×106.5g/mol=213g，n（HCl）=4mol×36.5g/mol=
146g，原子利用率=×100%=37.6%，
故答案为：37.6；
（2）电解含氧酸盐时，阴极上氢离子放电生成氢气，所以电极反应式为：2H++2e-=H2↑，
故答案为：2H++2e-=H2↑；
（3）亚氯酸钠和氯气反应生成二氧化氯，根据化合价变化知，氯气得电子生成氯离子，结合原子守恒知，生成氯化钠，该反应中亚氯酸钠中氯元素的化合价由+3价变为+4价，氯气中氯元素的化合价由0价变为-1价，根据得失电子守恒结合原子守恒得其反应方程式为2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2，
故答案为：2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2；
（4）①NaCl+3H2O NaClO3+3H2↑，
②H2+Cl22HCl，
③2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O
将方程式2①+2②+③得4H2O+Cl2=4H2+2ClO2↑，
设生成的二氧化氯的物质的量是2mol，参加反应的水的物质的量是4mol，参加反应的氯气的物质的量是2mol，m（ClO2）=2mol×67.5g/mol=135g，m（H2O）=4mol×18g/mol=72g，m（Cl2）=1mol×71g/mol=71g，
则原子利用率=×100%=94.4%，
故答案为：94.4．