Question

4．I．已知ClO₂是易溶于水難溶于有機溶劑的氣體，常用于自來水消毒．實驗室制備ClO₂是用亞氯酸鈉固體與氯氣反應：2NaClO₂+Cl₂═2ClO₂+2NaCl，裝置如圖所示：

（1）燒瓶內可發(fā)生的反應的化學方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）B、C、E裝置中的試劑依次為c、b、d
a、NaOH溶液  b、濃硫酸  c、飽和食鹽水  d、CCl₄    e、飽和石灰水
（3）以下裝置既能吸收尾氣又能防止倒吸的是②③⑤

II．用ClO₂處理后的自來水中，ClO₂的濃度應在0.10～0.80mg•L^-1之間．用碘量法檢測水中ClO₂濃度的實驗步驟如下：取100mL的水樣加稀硫酸調節(jié)pH至1～3，加入一定量的碘化鉀溶液，振蕩，再加入少量指示劑后，用1.0×10^-4mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液滴定（己知：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-）．
（4）加入的指示劑是淀粉溶液，達到滴定終點時的現象是滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液后，溶液的藍色變?yōu)闊o色（或藍色褪去），半分鐘內不恢復原來的顏色
（5）碘化鉀反應的離子方程式是2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+4H₂O+5I₂．
（6）已知滴定終點時，消耗Na₂S₂O₃溶液16.30mL，則水樣中ClO₂的濃度是0.22mg•L^-1．

Answer 1

分析 Ⅰ．由題目中所給信息和實驗裝置圖可知：本實驗首先用濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂，反應的方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂++Cl₂↑+2H₂O，經除雜、干燥后在D中亞氯酸鈉固體反應生成ClO₂，B裝置除去氯氣中的氯化氫，C裝置用濃硫酸進行干燥，由于Cl₂易溶于CCl₄液體，E用于除去ClO₂中的未反應的Cl₂，最后用向上排空法、或排水法收集，并注意氣體的性質和裝置來分析防止倒吸的裝置．
（1）實驗室用濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂，兩者反應生成二氯化錳、氯氣、水；
（2）氯化氫易揮發(fā)，濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂，氯氣中混有氯化氫，可用飽和食鹽水除去氣體中混有的HCl雜質，因氯氣從溶液中制取，所以氯氣中混有水蒸氣，濃硫酸干燥除去水，E用于除去ClO₂中的未反應的Cl₂；
（3）吸收尾氣時，導管伸入吸收液中，對于氯氣能溶于水的氣體，易發(fā)生倒吸，為了防止倒吸，可以在導管中連接體積較大的容器，注意②CCl₄液體能緩沖起防倒吸作用；
Ⅱ．（4）碘與淀粉變藍，用淀粉溶液作指示劑，反應中生成碘單質顯示藍色，反應后無碘單質，藍色褪去；
（5）根據I^-被氧化為I₂，ClO₂^-還原為Cl^-書寫離子方程式；
（6）根據關系式2ClO₂～10I^-～10S₂O₃^2-先計算出ClO₂的物質的量，然后再計算出濃度．

解答 解：Ⅰ．（1）實驗室用濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂，濃鹽酸盛裝在分液漏斗中，燒瓶內為MnO₂，濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應生成二氯化錳、氯氣、水，反應方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）生成的氯氣中混有HCl和水，為制備純凈干燥的氯氣，根據氯氣不溶于飽和食鹽水的性質，可用飽和食鹽水除去氣體中混有的HCl雜質，然后用濃硫酸干燥除去水，由于Cl₂易溶于CCl₄液體，E用于除去ClO₂中的未反應的Cl₂，所以B、C、E裝置中的試劑依次為：飽和食鹽水、濃硫酸、CCl₄，
故答案為：c、b、d；
（3）ClO₂是一種易溶于水的氣體，尾氣吸收時要防止倒吸，導氣管不能插入到液面以下，③⑤符合，②CCl₄液體能緩沖起防倒吸作用，
故答案為：②③⑤；
Ⅱ．（4）根據題意發(fā)生反應：2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+4H₂O+5I₂，2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，滴定過程中出現了碘單質，碘與淀粉變藍，故選淀粉做指示劑，滴定到終點時，碘單質正好反應完，故滴定達到終點時溶液的顏色變化為溶液藍色褪去，且30秒內不恢復藍色，
故答案為：淀粉溶液，滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液后，溶液的藍色變?yōu)闊o色（或藍色褪去），半分鐘內不恢復原來的顏色；
（5）用I^-將溶液中的ClO₂還原為Cl^-以測定水樣中C1O₂的濃度，則I^-被氧化為I₂，氯從+4價降為-1價，碘離子從-1價被氧化為0價，故該反應的離子方程式為2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+4H₂O+5I₂，
故答案為：2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+4H₂O+5I₂；
（6）根據題意發(fā)生反應：2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+4H₂O+5I₂，2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，
2ClO₂～10I^-～10S₂O₃^2-
2            10
3.26×10^-7mol 1.0×10^-4 mol/L×0.01630L
100mL的水樣中m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=3.26×10^-7mol×67.5×10³mg•mol^-1≈0.022mg，則水樣中C1O₂的濃度是0.22mg•L^-1，
故答案為：0.22．

點評 本題以實驗室制備ClO₂為載體，考查了氣體的制備、除雜、收集等實驗操作，題目難度中等，學習中注意把握化學實驗基本操作，做該類題目時把握實驗目的和實驗原理是解答題目的關鍵．