Question

1．二氧化氯（ClO₂）可用于自來(lái)水消毒．以粗鹽為原料生產(chǎn)ClO₂的工藝主要包括：①粗鹽精制；②電解微酸性NaCl溶液；③ClO₂的制�。�工藝流程如圖：

（1）粗食鹽水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)．除雜操作時(shí)，往粗鹽水中先加入過(guò)量的試劑X，X是BaCl₂（填化學(xué)式），至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過(guò)量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去．經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是BaCl₂、BaSO₄和BaCO₃的Ksp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量的CO₃^2-離子時(shí)，BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s）．（已知：Ksp（BaSO₄）=1.1×10^-10；Ksp（BaCO₃）=5.1×10^-9）
（2）上述過(guò)程中，將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成ClO₂．電解時(shí)生成的氣體B是H₂；反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為2NaClO₃+4HCl═2ClO₂↑+2NaCl+2H₂O．
（3）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(cè)定所得溶液中ClO₂的含量，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：
步驟1：準(zhǔn)確量取ClO₂溶液10.00mL，稀釋成100mL試樣．
步驟2：量取V₁mL試樣加入到錐形瓶中，調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，搖勻，在暗處?kù)o置30分鐘．（已知：ClO₂+I^-+H⁺-I₂+Cl^-+H₂O 未配平）
步驟3：以淀粉溶液作指示劑，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①準(zhǔn)確量取10.00mL ClO₂溶液的玻璃儀器是酸式滴定管．
②滴定過(guò)程中，至少須平行測(cè)定兩次的原因是減少實(shí)驗(yàn)誤差．
③根據(jù)上述步驟可計(jì)算出原ClO₂溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol•L^-1（用含字母的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）粗食鹽水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)，除雜操作時(shí)，往粗鹽水中先加入過(guò)量的試劑BaCl₂，用于除去SO₄^2-，至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過(guò)量的Na₂CO₃來(lái)除去原溶液中的Ca²⁺和為除去SO₄^2-而引入的Ba²⁺，然后再加入NaOH溶液來(lái)除去Mg²⁺，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去；經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，是因?yàn)樵谌芤褐谐恋砣芙馄胶�，BaSO₄ 和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量的CO₃^2-離子時(shí)，BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s），
（2）將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的化合價(jià)升高與降低的總數(shù)相等判斷電解時(shí)生成的氣體B的名稱；根據(jù)題意反應(yīng)Ⅲ為氯酸鈉與氯化氫反應(yīng)生成二氧化氯、氯化鈉和水；
（3）①ClO₂溶液顯酸性，應(yīng)該用酸式滴定管準(zhǔn)確量取10.00 mL ClO₂溶液；
②為了減少實(shí)驗(yàn)的偶然性，減少實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)至少須平行測(cè)定兩次，取其平均值；
③由方程式ClO₂+I^-+H⁺-I₂+Cl^-+H₂O、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得關(guān)系式ClO₂～5S₂O₃^2-，n（S₂O₃^2-）=cV₂×10^-3mol，所以V₁mL ClO₂的溶液中含有的ClO₂的物質(zhì)的量為2cV₂×10^-4mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出原ClO₂溶液的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）除雜操作時(shí)，往粗鹽水中先加入過(guò)量的試劑BaCl₂，用于除去SO₄^2-，至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過(guò)量的Na₂CO₃來(lái)除去原溶液中的Ca²⁺和為除去SO₄^2-而引入的Ba²⁺；然后再加入NaOH溶液來(lái)除去Mg²⁺，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去；經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，是因?yàn)樵谌芤褐谐恋砣芙馄胶�，BaSO₄ 和BaCO₃的Ksp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量的CO₃^2-離子時(shí)，BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s），
故答案為：BaCl₂；BaSO₄和BaCO₃的Ksp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量的CO₃^2-離子時(shí)，BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s）；
（2）將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的化合價(jià)升高與降低的總數(shù)相等可知電解時(shí)生成的氣體B為H₂；根據(jù)題意反應(yīng)Ⅲ為氯酸鈉與氯化氫反應(yīng)生成二氧化氯、氯化鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaClO₃+4HCl═2ClO₂↑+2NaCl+2H₂O，
故答案為：H₂；2NaClO₃+4HCl═2ClO₂↑+2NaCl+2H₂O；
（3）①ClO₂溶液顯酸性，所以準(zhǔn)確量取10.00 mL ClO₂溶液的玻璃儀器是酸式滴定管，
故答案為：酸式滴定管；
②在堿性滴定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生誤差，為了減少實(shí)驗(yàn)的偶然性，減少實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)至少須平行測(cè)定兩次，取其平均值，這樣就更接近理論值，
故答案為：減少實(shí)驗(yàn)誤差；
③由方程式ClO₂+I^-+H⁺-I₂+Cl^-+H₂O、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得關(guān)系式ClO₂～5S₂O₃^2-，n（S₂O₃^2-）=cV₂×10^-3mol，所以V₁mL ClO₂的溶液中含有的ClO₂的物質(zhì)的量為2cV₂×10^-4mol，則10mL的原溶液含有ClO₂的物質(zhì)的量為：2cV₂×10^-4mol×$\frac{100mL}{{V}_{1}}$=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$×10^-2mol，所以原ClO₂溶液的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}×1{0}^{-2}mol}{0.01L}$=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L，
故答案為：$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法及其綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)原理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法為解答關(guān)鍵，試題綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．