Question

【題目】世界環(huán)保聯(lián)盟建議全面禁止使用氯氣用于飲用水的消毒，而建議采用高效“綠色”消毒劑二氧化氯。二氧化氯是一種極易爆炸的強(qiáng)氧化性氣體，易溶于水、不穩(wěn)定、呈黃綠色，在生產(chǎn)和使用時(shí)必須盡量用稀有氣體進(jìn)行稀釋，同時(shí)需要避免光照、震動(dòng)或加熱。實(shí)驗(yàn)室以電解法制備ClO2的流程如下：

已知：①NCl3是黃色黏稠狀液體或斜方形晶體，極易爆炸，有類似氯氣的刺激性氣味，自然爆炸點(diǎn)為95 ℃，在熱水中易分解，在空氣中易揮發(fā)，不穩(wěn)定。

②氣體B能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。

回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)室干燥氣體B的方法是___________________。為保證實(shí)驗(yàn)的安全，在電解時(shí)需注意的問題是：①控制好生成NCl3的濃度；②________________________。

（2）NCl3與NaClO2(亞氯酸鈉)按物質(zhì)的量之比為1∶6混合，在溶液中恰好反應(yīng)生成ClO2，該反應(yīng)的離子方程式為______________。

（3）工業(yè)上通過惰性電極電解氯化銨和鹽酸的方法制備ClO2原理如下：

電解池中兩個(gè)電極的產(chǎn)物分別是NCl3和H2，寫出電解池總反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。

（4）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)行了下列實(shí)驗(yàn)：

步驟1：準(zhǔn)確量取ClO2溶液10mL，稀釋成100mL試樣；

步驟2：量取V1 mL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 min；

步驟3：以淀粉溶液作指示劑，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液V2 mL。(已知I2＋2S2O===2I－＋S4O)

①上述步驟3中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是______________________；

②根據(jù)上述步驟可計(jì)算出原ClO2溶液的濃度為___________g/L(用含字母的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】 通過裝有堿石灰的干燥管 控制好反應(yīng)溫度 NCl3＋6ClO＋3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－ NH4++2H++3Cl-NCl3+3H2 最后一滴滴入后，溶液從藍(lán)色變成無色，且30 s內(nèi)不變色 135cV2/V1

【解析】NH4Cl溶液中加入鹽酸進(jìn)行電解得到NCl3，結(jié)合元素守恒可知，生成的氣體A為H2，NCl3溶液中加入NaClO2溶液，得到ClO2與氣體B，氣體B能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則B為NH3；

（1）氨氣是堿性氣體，可以通過裝有堿石灰的干燥管干燥氨氣；由題目信息可知，NCl3極易爆炸，盡量用稀有氣體進(jìn)行稀釋，在熱水中易分解，電解中應(yīng)注意：控制好生成NCl3的濃度，控制好反應(yīng)溫度；（2）NCl3與NaClO2按物質(zhì)的量之比為1：6混合，在溶液中恰好反應(yīng)生成ClO2與NH3，由氫元素守恒可知，有水參加反應(yīng)，1molNCl3得到1molNH3，由ClO2-、ClO2中Cl原子與O原子之比均為1：2，結(jié)合電荷守恒可知，反應(yīng)還生成NaCl與NaOH，反應(yīng)的離子方程式為NCl3＋6ClO2-＋3H2O＝6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－；（3）電解池中兩個(gè)電極的產(chǎn)物分別是NCl3和H2，反應(yīng)物是鹽酸和氯化銨，因此電解池總反應(yīng)的離子方程式為NH4++2H++3Cl-NCl3+3H2↑。(4) 設(shè)原ClO2溶液的濃度為x，準(zhǔn)確量取ClO2溶液10.00mL，稀釋成100.00mL試樣，則濃度變?yōu)椋?/span>x/10，根據(jù)方程式可知

2ClO2～5I2～10Na2S2O3

2mol 10mol

x/10×V1×10-3mol 1×10-3cV2mol

x=2cV2/V1mol/L=67.5g/mol×2cV2/V1mol/L=135cV2/V1gL-1。