Question

17．二氧化氯（ClO₂）是極易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的黃綠色氣體，沸點(diǎn)為11℃．某小組在實(shí)驗(yàn)室中擬用圖所示裝置制取并收集C1O₂．冋答下列問題：
（1）C1O₂的制備

已知：SO₂+2NaClO₃+H₂SO₄═2C1O₂↑+2NaHSO₄
①裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②欲收集干燥的C1O₂，選擇圖中的裝罝，其連接順序?yàn)閍→g→h→b→c→e→f→d（按氣流方向，用小寫字母表示）．
③裝置D的作用是冷凝并收集ClO₂．
④若沒有E裝置，會造成的嚴(yán)重后果是B中的溶液會倒吸進(jìn)入A中，造成燒瓶炸裂．
（2）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(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：
步驟1：準(zhǔn)確量取ClO₂溶液10.00mL，稀釋成100.00mL試樣；量取V₁mL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/LNa₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．（已知2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）
①步驟2的反應(yīng)中氧化產(chǎn)物的電子式為．
②滴定終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液恰好由藍(lán)色變無色，并保持30s不變．
③原C1O₂溶液的濃度為$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用少驟中的字母代數(shù)式表示）．
④若滴定前滴定管尖嘴中有氣泡，滴定后氣泡消失，則測定結(jié)果偏高；若滴定開始仰視讀數(shù)，滴定終點(diǎn)時正確讀數(shù)，則測定結(jié)果偏低．（填“偏高”“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）ClO₂ 的制備：裝置A中又Cu與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)制備二氧化硫氣體，在裝置B中發(fā)生生成二氧化氯的反應(yīng)，為防止倒吸，A與B之間連接裝置E，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在D中冰水浴收集，最后用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣，據(jù)此分析解答；
（2）①步驟2中的氧化產(chǎn)物為碘，據(jù)此書寫；
②碘反應(yīng)完畢，加入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液藍(lán)色褪去；
③根據(jù)關(guān)系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計(jì)算c（ClO₂）；
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作中滴定液體積大小的影響來回答判斷．

解答 解：（1）①裝置 A 中反應(yīng)Cu與濃硫酸制備二氧化硫，化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②二氧化硫從a進(jìn)入裝置B中反應(yīng)，為防止倒吸，故應(yīng)在之前有安全瓶，則a→g→h，為反應(yīng)充分，故再連接B裝置中的b，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在D中冰水浴收集，為充分冷卻，便于收集，故連接e，最后用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣，連接順序?yàn)椋篴→g→h→b→c→e→f→d；
故答案為：g→h→b→c→e→f→d；
③裝置D的作用為冷凝并收集ClO₂；
故答案為：冷凝并收集ClO₂；
④若無裝置E，B中的溶液會倒吸進(jìn)入A中，造成燒瓶炸裂；
故答案為：B中的溶液會倒吸進(jìn)入A中，造成燒瓶炸裂；
（2）①二氧化氯具有氧化性，在酸性環(huán)境下，能將碘離子氧化，反應(yīng)的原理方程式為：2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O，氧化產(chǎn)物為碘，電子式為：；
故答案為：；
②碘反應(yīng)完畢，加入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液藍(lán)色變?yōu)闊o色，且30s內(nèi)不變色，說明反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)；
故答案為：溶液恰好由藍(lán)色變無色，并保持30s不變；
③設(shè)原ClO₂溶液的濃度為x，
    2ClO₂ ～5I₂ ～10Na₂S₂O₃
    2mol            10mol
 $\frac{0.01x×{V}_{1}×1{0}^{-3}}{0.1}$   1×10^-3cV₂mol
x=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L，
故答案為：$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$；
④若滴定前滴定管尖嘴中有氣泡，滴定后氣泡消失，則相當(dāng)于消耗的滴定液的體積偏大，所以測定結(jié)果偏大；若滴定開始仰視讀數(shù)，滴定終點(diǎn)時正確讀數(shù)，相當(dāng)于消耗的滴定液體積偏小，所以結(jié)果偏��；
故答案為：偏高；偏低．

點(diǎn)評 本題考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法及中和滴定原理．