Question

【題目】ClO2是一種易溶于水難溶于有機(jī)溶劑的氣體，在自來(lái)水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中制取ClO2，并探究其性質(zhì)�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

Ⅰ.ClO2的制備

實(shí)驗(yàn)室制備ClO2的反應(yīng)原理為2NaClO2 ＋ Cl2 = 2ClO2 ＋ 2NaCl，裝置如下圖所示：

（1）裝置A燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________。

（2）裝置B中盛放的最佳試劑為________(填字母代號(hào))；

a.NaOH溶液 　b.濃硫酸　 c.飽和食鹽水　 d.CCl4 e.飽和石灰水

（3）控制滴加濃鹽酸的速率，使產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^(guò)裝置D，其目的是______________________________________________________________。

Ⅱ.探究ClO2的氧化性,按下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（4）完成下列表格中的空格：

洗氣瓶	現(xiàn)象或作用	解釋原因
X	溶液由淺綠色變成棕黃色	反應(yīng)的離子方程式為_________________
Y	溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀	反應(yīng)的離子方程式為______________
Z	NaOH溶液的作用是________________________	反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2NaOH ＋ 2ClO2 = NaClO2 ＋ NaClO3 ＋ H2O

Ⅲ.測(cè)定水中的濃度

用碘量法測(cè)定水中ClO2濃度的實(shí)驗(yàn)步驟：取100 mL的水樣加稀硫酸調(diào)節(jié)pH至2～3，加入一定量的KI溶液，充分振蕩后，再加入幾滴指示劑，用2.0×10－4 mol/L標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定(已知：2ClO2 + 10I- + 8H+ = 5I2 + 2Cl- + 4H2O ；2S2O32－ ＋ I2 = S4O62－ ＋ 2I－ )。

（5）若達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗15.00 mL 標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液，則水樣中ClO2的濃度是 _________ mol/L。

Answer 1

【答案】MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O c 使NaClO2和Cl2充分反應(yīng)，降低ClO2中Cl2的含量 5Fe2＋＋ClO2＋4H＋===5Fe3＋＋Cl－＋2H2O 5S2－＋2ClO2＋8H＋===5S↓＋2Cl－＋4H2O 吸收尾氣，防止污染環(huán)境 6×10-6

【解析】

Ⅰ. 由題目中所給信息和實(shí)驗(yàn)裝置圖可知：本實(shí)驗(yàn)首先用濃鹽酸和MnO2在加熱條件下反應(yīng)制備Cl2，經(jīng)除雜、干燥后在D中與亞氯酸鈉固體反應(yīng)生成ClO2，B裝置除去氯氣中的氯化氫，C裝置用濃硫酸進(jìn)行干燥， E用于除去ClO2中的未反應(yīng)的Cl2，F(xiàn)可用向上排空法、或排水法收集，G用于吸收尾氣；

Ⅱ. ClO2通入FeCl2溶液中，F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+，溶液由淺綠色變成棕黃色；通入Na2S溶液中，S2—離子被氧化為S，溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀；通入NaOH溶液，ClO2被NaOH溶液吸收，防止污染環(huán)境；

Ⅲ. 根據(jù)關(guān)系式2ClO2～10I-～5I2～10S2O32-先計(jì)算出ClO2的物質(zhì)的量，然后再計(jì)算出濃度。

Ⅰ.（1）濃鹽酸和MnO2在加熱條件下反應(yīng)制備Cl2，反應(yīng)的方程式為MnO2+4HCl（濃）MnCl2++Cl2↑+2H2O，離子反應(yīng)為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案為：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

（2）生成的氯氣中混有HCl和水，為制備純凈干燥的氯氣，根據(jù)氯氣不溶于飽和食鹽水的性質(zhì)，可用飽和食鹽水除去氣體中混有的HCl雜質(zhì)，然后用濃硫酸干燥除去水，故答案為：c；

（3）控制滴加濃鹽酸的速率，可以控制Cl2的生成速率，使Cl2氣體緩慢通入盛有NaClO2的裝置D，使Cl2被NaClO2均勻、充分吸收，降低ClO2中Cl2的含量，故答案為：使NaClO2和Cl2充分反應(yīng)，降低ClO2中Cl2的含量；

Ⅱ. （4）.ClO2通入FeCl2溶液中，F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+，溶液由淺綠色變成棕黃色，反應(yīng)的離子方程式為5Fe2＋＋ClO2＋4H＋=5Fe3＋＋Cl－＋2H2O；ClO2通入Na2S溶液中，S2—離子被氧化為S，溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀，反應(yīng)的離子方程式為5S2－＋2ClO2＋8H＋=5S↓＋2Cl－＋4H2O；通入NaOH溶液，ClO2被NaOH溶液吸收，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH ＋ 2ClO2 = NaClO2 ＋ NaClO3 ＋ H2O，NaOH溶液的作用是吸收ClO2，防止污染環(huán)境，故答案為：5Fe2＋＋ClO2＋4H＋=5Fe3＋＋Cl－＋2H2O；5S2－＋2ClO2＋8H＋=5S↓＋2Cl－＋4H2O；吸收尾氣，防止污染環(huán)境；

Ⅲ. （5）.根據(jù)題意發(fā)生反應(yīng)：2ClO2+8H++10I-=2Cl-+4H2O+5I2，2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可得2ClO2～10I-～10S2O32-，100 mL的水樣中n(ClO2)=（2.0×10－4 mol/L×15.00 ×10－3 L）/5=6×10-6 mol/L，故答案為：6×10-6。