Question

13．二氧化氯（ClO₂）是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點為-59℃，沸點為11.0℃，易溶于水．工業(yè)上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應(yīng)制得．某學(xué)生擬用左圖1所示裝置模擬工業(yè)制取并收集ClO₂．
（1）A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O．
（2）A必須添加溫度控制裝置，除酒精燈外，還需要的玻璃儀器有燒杯、溫度計；B也必須添加溫度控制裝置，應(yīng)該是冰水�。ㄟx填“冰水浴”或“熱水浴”）裝置．
（3）反應(yīng)后在裝置C中可得NaClO₂溶液．已知NaClO₂飽和溶液中在溫度低于38℃時析出晶體是NaClO₂•3H₂O，在溫度高于38℃時析出晶體是NaClO₂．根據(jù)如圖2所示的NaClO₂的溶解度曲線，請補充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂的操作步驟：
①蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③洗滌；④干燥．
（4）ClO₂很不穩(wěn)定，需隨用隨制，產(chǎn)物用水吸收得到ClO₂溶液．為測定所得溶液中ClO₂的含量，進行了下列實驗：
步驟1：準確量取ClO₂溶液10.00mL，稀釋成100.00mL試樣；量取V₁ mL試樣加入到錐形瓶中；
步驟2：調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；
步驟3：加入淀粉指示劑，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．（已知2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）
①滴定過程中，至少須進行兩次平行測定的原因是減少實驗誤差．
②原ClO₂溶液的濃度為$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用步驟中的字母代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物結(jié)合原子守恒來書寫方程式，
（2）讓反應(yīng)物充分的接觸；測量溫度的儀器是溫度計，二氧化氯的熔點較低，為收集二氧化氯，應(yīng)在較低溫度下進行；
（3）從溶液中制取溶質(zhì)，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法；
（4）①多次實驗可以減少誤差；
②多次實驗可以減少誤差，根據(jù)關(guān)系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算c（ClO₂）．

解答 解：（1）加熱60℃，氯酸鉀和草酸反應(yīng)生成碳酸鉀、二氧化碳、二氧化氯和水，反應(yīng)方程式為：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；
（2）讓反應(yīng)物充分的接觸，加快反應(yīng)速率反應(yīng)時攪拌，A必須添加溫度控制裝置，除酒精燈外，還需要的玻璃儀器有燒杯，測量溫度的儀器是溫度計，二氧化氯的熔點較低，為收集二氧化氯，應(yīng)在較低溫度下進行，所以應(yīng)該采用冰水浴，
故答案為：溫度計；冰水��；
（3）從溶液中制取溶質(zhì)，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；趁熱過濾；
（4）①為減少實驗誤差，應(yīng)采用多次實驗的方法，取平均值，減少計算誤差，
故答案為：減少實驗誤差；
③設(shè)原ClO₂溶液的濃度為x，
       2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃
      2mol          10mol
$\frac{1{0}^{-2}x×{V}_{1}×1{0}^{-3}}{1{0}^{-1}}$mol  1×10^-3cV₂mol
x=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol•L^-1=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g•L^-1，
故答案為：$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$．

點評 本題考查實驗方案的設(shè)計，同時考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難度較大．