Question

12．亞氯酸鈉（NaClO₂）和ClO₂都是重要的漂白劑．通常情況下，ClO₂是一種具有強(qiáng)氧化性的黃色氣體，常用于水的凈化和紙漿、紡織品的漂白．ClO₂易發(fā)生爆炸，在生產(chǎn)、使用時(shí)可用其它氣體進(jìn)行稀釋?zhuān)瓹lO₂易與堿反應(yīng)生成亞氯酸鹽和氯酸鹽．
（1）草酸（H₂C₂O₄）是一種弱酸，利用硫酸酸化的草酸還原氯酸鈉，可較安全地生成ClO₂，反應(yīng)的離子方程式為H₂C₂O₄+2ClO₃^-+2H⁺=2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O．
（2）自來(lái)水用ClO₂處理后，有少量ClO₂殘留在水中，可用碘量法作如下檢測(cè)（已知ClO₂存在于pH為4～6的溶液中，ClO₂^-存在于中性溶液中）：
①取0.50L水樣，加入一定量的碘化鉀，用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，再加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)．寫(xiě)出ClO₂與碘化鉀反應(yīng)的化學(xué)方程式2ClO₂+2KI=2KClO₂+I₂．
②已知：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI，向①所得溶液中滴加5.00×10^-4mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液至恰好反應(yīng)，消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL，判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的方法是當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)顏色．該水樣中ClO₂的濃度是1.35mg/L．
（3）某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如下裝置進(jìn)行制取亞氯酸鈉（NaClO₂）．
①裝置A中產(chǎn)生的ClO₂氣體，在裝置C中反應(yīng)生成NaClO₂，寫(xiě)出生成NaClO₂的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．將NaClO₂溶液在一定條件下處理即可得到NaClO₂晶體．
②裝置B的作用是防止C中試管溶液倒吸到A中．
③某同學(xué)認(rèn)為上述裝置并不完整，請(qǐng)畫(huà)出需補(bǔ)充的裝置圖．

Answer 1

分析 （1）草酸還原氯酸鈉，生成ClO₂，氯元素化合價(jià)降低，則草酸中碳元素升價(jià)生成二氧化碳，再結(jié)合酸性環(huán)境可寫(xiě)；
（2）①ClO₂將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)；
②碘與淀粉變藍(lán)，用淀粉溶液作指示劑，反應(yīng)中生成碘單質(zhì)顯示藍(lán)色，反應(yīng)后無(wú)碘單質(zhì)，藍(lán)色褪去；根據(jù)關(guān)系式2ClO₂～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-先計(jì)算出ClO₂的物質(zhì)的量，然后再計(jì)算出濃度；
（3）裝置A中產(chǎn)生的ClO₂氣體，生成的ClO₂氣體通入裝置C中反應(yīng)生成NaClO₂，將NaClO₂溶液在一定條件下處理即可得到NaClO₂晶體，裝置B放倒吸，ClO₂氣體不能直接排放到空氣中，ClO₂易與堿反應(yīng)生成亞氯酸鹽和氯酸鹽，故應(yīng)該用氫氧化鈉吸收尾氣，據(jù)此解答．

解答 解：（1）酸化的草酸還原氯酸鈉，生成ClO₂，氯元素化合價(jià)降低，則草酸中碳元素升價(jià)生成二氧化碳，發(fā)生的離子方程式為：H₂C₂O₄+2ClO₃^-+2H⁺=2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；
故答案為：H₂C₂O₄+2ClO₃^-+2H⁺=2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；
（2）①ClO₂與碘化鉀反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2ClO₂+2KI=2KClO₂+I₂；
故答案為：2ClO₂+2KI=2KClO₂+I₂；
③淀粉做指示劑，碘與淀粉變藍(lán)，滴定到終點(diǎn)時(shí)，碘單質(zhì)正好反應(yīng)完，故滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)溶液的顏色變化為溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)顏色；2ClO₂～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，則n（ClO₂）=n（S₂O₃^2-），則0.5L水樣中ClO₂的濃度是$\frac{5×1{0}^{-4}mol/L×20×1{0}^{-3}L×67.5g/mol}{0.5L}$×1000=1.35mg/L；
故答案為：當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)顏色；1.35；
（3）①裝置A中產(chǎn)生的ClO₂氣體，在裝置C中與氫氧化鈉和過(guò)氧化氫反應(yīng)，ClO₂中氯元素化合價(jià)降低被還原生成NaClO₂，則過(guò)氧化氫被氧化生氧氣，化學(xué)方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
②裝置B的作用是防止C中試管溶液倒吸到A中；
故答案為：防止C中試管溶液倒吸到A中；
③ClO₂氣體不能直接排放到空氣中，ClO₂易與堿反應(yīng)生成亞氯酸鹽和氯酸鹽，故應(yīng)該用氫氧化鈉吸收尾氣，同時(shí)注意防止倒吸，在C裝置后畫(huà)：；
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題以實(shí)驗(yàn)室制備ClO₂為載體，考查了氣體的制備、除雜、收集、尾氣處理等實(shí)驗(yàn)操作，題目難度中等，學(xué)習(xí)中注意把握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，做該類(lèi)題目時(shí)把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理是解答題目的關(guān)鍵．