Question

18．二氧化氯（ClO₂）作為一種高效強氧化劑已被聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織（WHO）列為AI級安全消毒劑．常溫下二氧化氯為黃綠色或橘黃色氣體，性質(zhì)非常不穩(wěn)定，溫度過高或水溶液中ClO₂的質(zhì)量分數(shù)高于30%等均有可能引起爆炸，易與堿液反應(yīng)生成鹽和水．
（1）某研究小組設(shè)計如圖所示實驗制備ClO₂溶液，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為
2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KHSO₄+2ClO₂+2CO₂+2H₂O．

①在反應(yīng)開始之前將燒杯中的水加熱到80℃，然后停止加熱，并使其溫度保持在60～80℃之間．控制溫度的目的是使反應(yīng)正常進行，并防止溫度過高引起爆炸．
②裝置A用于溶解產(chǎn)生的二氧化氯氣體，其中最好盛放b（填字母）．
a．20mL 60℃的溫水          b．100mL冰水
c．100mL飽和食鹽水         d．100mL沸水
③在燒瓶中加入12.25g KClO₃和9g草酸（H₂C₂O₄），然后再加入足量的稀硫酸，水浴加熱，反應(yīng)后生成ClO₂的質(zhì)量為6.75g
（2）用ClO₂處理過的飲用水（pH為5.5～6.5）常含有一定量對人體不利的亞氯酸根離子（Cl₂^-）．飲用水中ClO₂、Cl₂^-的含量可用連續(xù)碘量法進行測定，實驗步驟如下：
步驟1：準(zhǔn)確量取一定體積的水樣加入錐形瓶中；
步驟2：調(diào)節(jié)水樣的pH至7.0～8.0；
步驟3：加入足量的KI晶體；
步驟4：加入少量指示劑，用一定濃度的Na₂S₂O₃溶液滴定至終點；
步驟5：再調(diào)節(jié)溶液的pH2.0；
步驟6：繼續(xù)用相同濃度的Na₂S₂O₃溶液滴定至終點．
步驟1中若要量取20.00mL水樣，則應(yīng)選用的儀器是25mL酸式滴定管．
②步驟1～4的目的是測定水樣中ClO₂的含量，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2ClO₂+2KI═2KClO₂+I₂，2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，則步驟4中加入的指示劑為淀粉溶液，滴定達到終點時溶液的顏色變化為溶液藍色褪去，且30秒內(nèi)不恢復(fù)藍色．
③步驟5的目的是用I^-將溶液中的Cl₂^-還原為Cl^-以測定其含量，該反應(yīng)的離子方程式為ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①由題目所給信息可知，溫度過高，二氧化氯的水溶液有可能爆炸，應(yīng)降低反應(yīng)溫度；
②常溫下二氧化氯為黃綠色或橘黃色氣體，性質(zhì)非常不穩(wěn)定，為防止在較高溫度下發(fā)生爆炸，應(yīng)用冷水吸收；
③根據(jù)氯酸鉀和草酸的質(zhì)量關(guān)系判斷反應(yīng)的過量問題，計算生成二氧化氯的質(zhì)量；
（2）①用ClO₂處理過的飲用水（pH為5.5～6.5），水樣呈酸性，應(yīng)選用酸式滴定管量取水樣；
②碘與淀粉變藍，用淀粉溶液作指示劑，反應(yīng)中生成碘單質(zhì)顯示藍色，反應(yīng)后無碘單質(zhì)，藍色褪去；
③根據(jù)I^-被氧化為I₂，ClO₂^-還原為Cl^-書寫離子方程式．

解答 解：（1）①由題目所給信息可知，溫度過高，二氧化氯的水溶液有可能爆炸，應(yīng)降低反應(yīng)溫度，溫度低于100℃的水浴加熱，用溫度計控制溫度，
故答案為：使反應(yīng)正常進行，并防止溫度過高引起爆炸；
②二氧化氯易溶于水，則可用水吸收，為防止溫度過高而爆炸，應(yīng)在低溫下吸收，則b符合，故答案為：b；  
③n（KClO₃）=$\frac{12.25g}{122.5g/mol}$=0.1mol，n（H₂C₂O₄）=$\frac{9g}{90g/mol}$=0.1mol，
根據(jù)方程式2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O可知道，H₂C₂O₄過量，用KClO₃的量計算，
則生成的n（ClO₂）=0.1mol，m（ClO₂）=0.1mol×67.5g/mol=6.75g，
故答案為：6.75g；
（2）①根據(jù)題意水樣pH為5.5～6.5，呈酸性，且25mL與所量取的體積接近，故用25mL酸式滴定管，
故答案為：25mL酸式滴定管；
②根據(jù)題意可知滴定過程中出現(xiàn)了碘單質(zhì)，碘與淀粉變藍，故選淀粉做指示劑．滴定到終點時，碘單質(zhì)正好反應(yīng)完，故滴定達到終點時溶液的顏色變化為溶液藍色褪去，且30秒內(nèi)不恢復(fù)藍色，
故答案為：淀粉溶液；溶液藍色褪去，且30秒內(nèi)不恢復(fù)藍色；
③步驟5的目的是用I^-將溶液中的ClO₂^-還原為Cl^-以測定其含量，則I^-被氧化為I₂，故該反應(yīng)的離子方程式為ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．

點評 本題將元素化合物知識與生產(chǎn)工藝結(jié)合起來，引導(dǎo)我們關(guān)注化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性和實踐性，我們要在“相關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)條件控制的原理”等方面，加強對元素化合物性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的理解和應(yīng)用熟悉程度，提高對新信息的處理能力，題目難度中等．