Question

Ⅰ．二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點(diǎn)為－59℃，沸點(diǎn)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)生擬用下圖所示裝置模擬工業(yè)制取并收集ClO2。

（1）A必須添加溫度控制裝置，除酒精燈、溫度計外，還需要的玻璃儀器有 ???????? 。

（2）反應(yīng)后在裝置C中可得NaClO2溶液。已知在溫度低于38℃時NaClO2飽和溶液中析出晶體是NaClO2·3H2O，在溫度高于38℃時析出晶體是NaClO2。根據(jù)上右圖所示的NaClO2的溶解度曲線，請補(bǔ)充從NaClO2溶液中制得NaClO2晶體的操作步驟： ① 蒸發(fā)結(jié)晶；② ??????????? ；③ 洗滌；④ 干燥。

（3）ClO2很不穩(wěn)定，需隨用隨制，用水吸收得到ClO2溶液。為測定所得溶液中ClO2的濃度，進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：① 準(zhǔn)確量取ClO2溶液V1mL加入到錐形瓶中，加適量蒸餾水稀釋，調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0。② 加入足量的KI晶體，靜置片刻。此時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：????????????? ；③ 加入淀粉指示劑，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定，至終點(diǎn)時消耗Na2S2O3溶液V2 mL。則原ClO2溶液的濃度為????????? mol／L（用含字母的代數(shù)式表示）。（已知2 Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI）

Ⅱ．將由Na+、Ba2+、Cu2+、SO42－、Cl－ 組合形成的三種強(qiáng)電解質(zhì)溶液，分別裝入下圖裝置

中的甲、乙、丙三個燒杯中進(jìn)行電解，電極均為石墨電極。

接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加。常溫下各燒杯中溶液pH與電解時間t的關(guān)系如右上圖（忽略因氣體溶解帶來的影響）。據(jù)此回答下列問題：

（1）寫出乙燒杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式?????????????????????????????????????? ；

（2）電極f上發(fā)生的電極反應(yīng)為????????????????????????????? ；

（3）若經(jīng)過一段時間后，測得乙燒杯中c電極質(zhì)量增加了8g，要使丙燒杯中溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài)，應(yīng)進(jìn)行的操作是??????????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

I． (1)? 燒杯?? (2分)?? （2） 趁熱過濾?? （2 分）

（3）2ClO2 + 8H+ + 10I－===2 Cl— + 5I2? + 4H2O??? （3 分）?????????? （2 分）

Ⅱ．（1）2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑ + 2H2SO4（2分）??

（2）4OH－－4e－=2H2O + O2↑（2分）

（3）向丙燒杯中加入2.25g水（3分）

【解析】

試題分析：Ⅰ．（1）本題要結(jié)合題干所給信息解答。題干中提到制備二氧化氯是由潮濕的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃時反應(yīng)制得的，因此暗示該反應(yīng)需要控制反應(yīng)溫度�？刂圃摲磻�(yīng)溫度在60℃，可以選擇60℃的熱水浴。因此熱水浴的溫度控制裝置除酒精燈、溫度計外，還需要的玻璃儀器應(yīng)該是能裝水浴加熱用的大燒杯。

（2）題中已說明NaClO2溶液容易得到2中晶體，而低于38℃時NaClO2飽和溶液中析出晶體是NaClO2·3H2O，高于38℃時析出晶體是NaClO2 ，因此要得到無結(jié)晶水的NaClO2 晶體，要保證在過濾的時候溫度高于38℃，因此采用趁熱過濾。

（3）酸化的ClO2溶液中加入KI晶體后，溶液變藍(lán)，說明有碘單質(zhì)生成，所以發(fā)生的氧化還原反應(yīng)離子方程式為2ClO2 + 8H+ + 10I－===2 Cl— + 5I2? + 4H2O。

根據(jù)已知反應(yīng)方程式關(guān)系得：n(ClO2)=2/5 n(I2) ， n(I2)=1/2 n(Na2S2O3)，因此n(ClO2)=1/5 n(Na2S2O3)。所以c (ClO2 )= 1/5×c×V2 ÷V1 = mol／L

Ⅱ．從常溫下各燒杯中溶液pH與電解時間t的關(guān)系圖可知，甲、丙兩燒杯起始pH值等于7，甲、丙的電解質(zhì)溶液是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽；乙燒杯起始pH值小于7，電解質(zhì)溶液為強(qiáng)酸弱堿鹽。乙燒杯的電極C質(zhì)量增重，則可推斷增重原因?yàn)橛薪饘?/span>Cu析出，該電極是陰極，并由此可以得出電源M為負(fù)極，N為正極；a、c、e為陰極，b、d、f為陽極。

（1）乙燒杯的電極C質(zhì)量增重，陰極為Cu2+放電；溶液pH值逐漸降低，說明溶液中陽極OH-放電，使溶液中氫離子增多；所以根據(jù)放電情況可以推測得出乙中的電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，因此電解該溶液的化學(xué)方程式為2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑ + 2H2SO4 。

（2）丙燒杯中的電解質(zhì)是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，隨著電解的進(jìn)行，丙中的溶液pH值不變，則陰極e為H+放電，陽極f上OH-放電，電解實(shí)質(zhì)在電解水，由此可推測該電解質(zhì)溶液是Na2SO4，因此f電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O + O2↑。

（3）乙燒杯中c電極質(zhì)量增加了8g，則生成了0.125mol的單質(zhì)Cu，則轉(zhuǎn)移電子0.25mol，因此丙燒杯中電解消耗0.125mol的水，要使溶液恢復(fù)，應(yīng)該加入0.125mol的水，即2.25g水。

考點(diǎn)：本題考查的是實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)操作、電化學(xué)基礎(chǔ)知識。