Question

【題目】ClO2是一種國際上公認(rèn)的安全無毒的綠色水處理劑。ClO2易爆炸，若用“惰性氣體”等稀釋時(shí)，爆炸性則大大降低。某化學(xué)小組用如圖所示裝置制備ClO2并處理廢水。回答下列問題：

(1)儀器A的作用是__________，C裝置的作用為__________。

(2)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________。選用以上試劑制備ClO2的優(yōu)點(diǎn)是______________________________。

(3)ClO2可與工業(yè)廢水中CN－反應(yīng)生成對(duì)大氣無污染的氣體，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為__________。

(4)有同學(xué)認(rèn)為裝置B反應(yīng)后的溶液中可能存在Cl－，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。簡(jiǎn)要寫出所需試劑、實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論(已知AgClO3可溶于水)______________________________________。

(5)二氧化氯也可采用電解法生產(chǎn)：4ClO3－＋2H2O4ClO2↑＋O2↑＋4OH－，寫出電解過程中陰極反應(yīng)方程式為__________________________________________。

Answer 1

【答案】加入草酸溶液，控制草酸的滴加量或控制反應(yīng)速率 安全瓶，防倒吸 H2C2O4 + 2ClO3－ + 2H+= 2CO2↑ + 2ClO2↑ + 2H2O 生成ClO2的同時(shí)還產(chǎn)生CO2，CO2可稀釋ClO2，大大降低爆炸的可能性 1：1 取少量B裝置反應(yīng)后的溶液于試管中，加入足量硝酸鋇溶液，振蕩，充分反應(yīng)后靜置，取上層清液于試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，觀察是否有白色沉淀產(chǎn)生，若有，則存在Cl－，若無，則不存在Cl－； ClO3－+e－= ClO2↑+2OH－

【解析】

根據(jù)裝置圖可得，A為分液漏斗，可添加液體和控制流速，C為安全瓶，防倒吸；B裝置為制備ClO2裝置，氯酸鉀氧化草酸生成CO2、ClO2，根據(jù)氧化還原得失電子守恒可得方程式；ClO2氧化CN－生成CO2和N2，根據(jù)得失電子求氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比；裝置B中有硫酸根剩余，若要檢驗(yàn)Cl－，則先除去硫酸根離子再檢驗(yàn)；電解時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)可得電極式；據(jù)此分析。

(1)根據(jù)裝置圖可知，A為分液漏斗，作用為加入草酸溶液，控制草酸的滴加量或控制反應(yīng)速率；依據(jù)C裝置進(jìn)氣管、出氣管均較短可知，C為安全瓶，防倒吸；答案為：加入草酸溶液，控制草酸的滴加量或控制反應(yīng)速率；安全瓶，防倒吸；

(2)B裝置為制備ClO2裝置，氯酸鉀氧化草酸生成CO2、ClO2，根據(jù)氧化還原得失電子守恒可得方程式：H2C2O4 + 2ClO3－+ 2H+= 2CO2↑ + 2ClO2↑ + 2H2O；ClO2易爆炸，若用“惰性氣體”等稀釋時(shí)，爆炸性則大大降低，產(chǎn)生CO2為無關(guān)氣體，所以優(yōu)點(diǎn)是生成CO2可稀釋ClO2，大大降低爆炸的可能性；答案為：H2C2O4 + 2ClO3－+ 2H+= 2CO2↑ + 2ClO2↑ + 2H2O；生成ClO2的同時(shí)還產(chǎn)生CO2，CO2可稀釋ClO2，大大降低爆炸的可能性；

(3)ClO2可與工業(yè)廢水中CN－反應(yīng)生成對(duì)大氣無污染的氣體，產(chǎn)物是CO2和N2，該反應(yīng)中氧化劑是ClO2，被還原為Cl－，每摩爾氧化劑化合價(jià)降低5價(jià)；還原劑是CN－,氧化產(chǎn)物是CO2和N2，每摩爾還原劑化合價(jià)升高5價(jià)，物質(zhì)的量之比為1：1；答案為：1：1；

(4)裝置B中有硫酸根剩余，若要檢驗(yàn)Cl－，則先除去硫酸根離子再檢驗(yàn)；答案為：取少量B裝置反應(yīng)后的溶液于試管中，加入足量硝酸鋇溶液，振蕩，充分反應(yīng)后靜置，取上層清液于試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，觀察是否有白色沉淀產(chǎn)生，若有，則存在Cl－，若無，則不存在Cl－；

(5)電解時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)4ClO3－＋2H2O4ClO2↑＋O2↑＋4OH－得電極式為：ClO3－+e－= ClO2↑+2OH－；答案為：ClO3－+e－= ClO2↑+2OH－；