Question

【題目】用濃鹽酸與氯酸鉀固體反應(yīng)制氯氣時(shí)，發(fā)現(xiàn)所得氣體顏色偏深，經(jīng)分析該氣體主要含有Cl2和ClO2兩種氣體，某研究性學(xué)習(xí)小組擬用如圖所示裝置分離制得的混合氣體，并測(cè)定兩種氣體的物質(zhì)的量之比。

Ⅰ．查閱資料：

常溫下二氧化氯為黃綠色氣體，其熔點(diǎn)為－59.5℃，沸點(diǎn)為11.0℃，能溶于水，不溶于濃硫酸、四氯化碳，有強(qiáng)氧化性，能與NaOH溶液反應(yīng)生成等物質(zhì)的量的兩種鹽，其中一種為 NaClO3。

Ⅱ．制備與分離：

（1）實(shí)驗(yàn)加藥品前應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是____________。

（2）裝置C、E的作用分別是 _________、_________。

（3）F中ClO2與NaOH 溶液反應(yīng)的離子方程式為_____________。

Ⅲ．測(cè)量與計(jì)算：

反應(yīng)結(jié)束后，測(cè)得B、C裝置分別增重 2.0g和 14 .2g，將D中的液體溶于水，配成2.5 L溶液，取 25.00 mL該溶液，調(diào)節(jié)試樣的pH﹤2.0 ，加入足量的 KI晶體，振蕩后，靜置片刻；加入指示劑X ，用 0.200mol/L Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL 。（己知： 2ClO2+8H++10I－===5I2+2Cl－+4H2O；2Na2S2O3+I2===Na2S4O6 +2NaI ）

（4）指示劑X為_____，滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是_______________。

（5）原裝置收集到的ClO2物質(zhì)的量為___________。

Ⅳ．結(jié)論：

（6）濃鹽酸與氯酸鉀固體反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

Answer 1

【答案】檢查裝置的氣密性 吸收混合氣體中的Cl2 安全瓶防倒吸 2ClO2 + 2OH－ === ClO3－+ ClO2－ + 2H2O 淀粉溶液 滴加最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)藍(lán)色 0.1mol 3KClO3 +10HCl===2ClO2↑+ 4Cl2↑+ 3KCl + 5H2O

【解析】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠卸��?/span>①分離Cl2和ClO2混合氣體，②測(cè)定Cl2和ClO2的物質(zhì)的量之比。緊扣①思考裝置的作用和所需實(shí)驗(yàn)操作，緊扣②中測(cè)定原理判斷使用的指示劑和終點(diǎn)現(xiàn)象。最后由定量結(jié)果寫出符合題意的化學(xué)方程式。

（1）制備氣體的實(shí)驗(yàn)步驟通常是：連接儀器組成裝置，檢查裝置氣密性，加入試劑等等。故加藥品前應(yīng)檢查裝置氣密性。

（2）根據(jù)相似相溶原理和題中信息，氯氣易溶于四氯化碳，二氧化氯不溶于四氯化碳、較易液化，從而可實(shí)現(xiàn)它們的分離。裝置C的作用是溶解吸收混合氣體中的氯氣，裝置D可使二氧化氯冷凝成液體，裝置E作為安全瓶能防止F中溶液倒吸至D中。

（3）F中NaOH溶液能吸收氯氣、二氧化氯，防止污染空氣。因氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)升降數(shù)相等，ClO2與NaOH 溶液反應(yīng)生成等物質(zhì)的量的兩種鹽，其中一種為 NaClO3，另一種只能是NaClO2，其離子方程式為2ClO2 + 2OH－＝ClO3－+ ClO2－ + 2H2O。

（4）用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定含I2溶液時(shí)，使用淀粉做指示劑，滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象：滴加最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)藍(lán)色。

（5）由已知離子方程式得2ClO2~5I2~10Na2S2O3，則 25.00 mL溶液中，n(ClO2)＝n(Na2S2O3)/5＝0.200mol/L ×25.00×10－3L/5＝1.00×10－3mol，2.5L溶液（裝置D收集到的ClO2）中n(ClO2)＝0.100mol。裝置C增重14.2g為氯氣，即n(Cl2)＝0.200mol。故裝置A中生成ClO2、Cl2的物質(zhì)的量之比為1:2，化學(xué)方程式為3KClO3 +10HCl===2ClO2↑+ 4Cl2↑+ 3KCl + 5H2O。