Question

【題目】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℃，可用于處理部分含硫廢水。某小組在實(shí)驗(yàn)室中利用下列裝置制備ClO2（此制備方法中經(jīng)空氣稀釋的SO2與ClO2不反應(yīng)）。

回答下列問(wèn)題：

（1）儀器X的名稱是________。

（2）欲選擇上圖中的裝置收集ClO2，其連接順序?yàn)閍→_________________________（按氣流方向，用小寫(xiě)字母表示）。

（3）裝置C的作用是_________，裝置E中反應(yīng)的離子方程式為________________________。

（4）處理含硫（Na2S）堿性廢水時(shí)，ClO2與Na2S反應(yīng)（S2-被氧化為SO42-）的離子方程式為__________；處理含硫堿性廢水時(shí)，相同條件下同體積的ClO2相對(duì)于Cl2的優(yōu)點(diǎn)是__________________________。

（5）ClO2很不穩(wěn)定，需現(xiàn)用現(xiàn)配，為測(cè)定所得溶液中ClO2的含量，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：

步驟1：準(zhǔn)確量取V1 mL ClO2溶液加入錐形瓶中。

步驟2：用稀硫酸調(diào)節(jié)ClO2溶液的pH≤2.0，再加入足量KI晶體，靜置片刻。

步驟3：加入指示劑，用c mol·L-1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)，消耗V2 mL Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液。

（已知：2ClO2+8H++10I-===2C1-+5I2+4H2O；2S2O32-+I2===2I-+S4O62-）

①配制100mL c mol·L-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，用到的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管和______。

②原溶液中ClO2的含量為____________（用含c、V1、V2的代數(shù)式表示）g·L-1。

Answer 1

【答案】分液漏斗 d→e→g→h→b→c→f 防倒吸 SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42 8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+； ClO2除硫效果更好，ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會(huì)產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍； 100mL容量瓶 g/L

【解析】

（1）根據(jù)儀器的構(gòu)造及用途作答；

（2）裝置A中亞硫酸鈉與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)制備二氧化硫氣體，在裝置E中發(fā)生生成二氧化氯的反應(yīng)，為防止倒吸，A與E之間連接裝置C，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在B中冰水浴收集，最后用D裝置中的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；

（3）裝置C為安全瓶，根據(jù)其用途作答；裝置E中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒配平該反應(yīng)；

（4）ClO2具有強(qiáng)氧化性，與Na2S發(fā)生氧化還原反應(yīng)；結(jié)合ClO2在水中的溶解度比氯氣大，且除硫效果徹底、產(chǎn)物無(wú)污染等角度分析作答；

（5）①根據(jù)配制100 ml c molL-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)驗(yàn)操作步驟分析所缺玻璃儀器；
②由反應(yīng)可得關(guān)系式：2ClO2～5I2～10S2O32-，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算ClO2的物質(zhì)的量濃度，進(jìn)而計(jì)算其含量；

（1）儀器X與橡皮管連接，平衡內(nèi)外氣壓，便于液體順利留下，該儀器的名稱是分液漏斗，

故答案為：分液漏斗；

（2）二氧化硫從a進(jìn)入裝置E中反應(yīng)，為防止倒吸，故應(yīng)在之前有安全瓶，則a→d→e，再連接E裝置中的g，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在B中冰水浴收集，為充分冷卻，便于收集，故連接b，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?/span>a→d→e→g→h→b→c→f；

故答案為：d→e→g→h→b→c→f；

（3）二氧化硫從a若進(jìn)入裝置E中反應(yīng)，可能會(huì)倒吸，故再A與E之間安裝C裝置，其作用是防止倒吸，而E為發(fā)生裝置，其中二氧化硫與NaClO3反應(yīng)的離子方程式為：SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42，

故答案為：防倒吸；SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42；

（4）S2－被氧化為SO42－，ClO2會(huì)被還原為穩(wěn)定的Cl，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)守恒可知，該離子方程式為：8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+；與氯氣相比，ClO2除硫效果徹底，氧化產(chǎn)物硫酸根更穩(wěn)定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會(huì)產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍；

故答案為：8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+；ClO2除硫效果更好，ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會(huì)產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍。

（5）①稱量后在燒杯中溶解，并用玻璃棒攪拌，移入100 mL容量瓶中，加水至距離容量瓶刻度線12 cm處改用膠頭滴管定容，

故答案為：100mL容量瓶；

②由反應(yīng)可得關(guān)系式：2ClO2～5I2～10S2O32-，可知V1 mL×c(ClO2)：V2mL×c(Na2S2O3)=2：10，則c(ClO2) = mol/L，則其含量為 mol/L×67.5 g/mol = g/L，

故答案為： g/L。