Question

17．ClO₂是一種高效水處理劑，某實(shí)驗(yàn)小組用下圖所示裝置制取并收集Cl0₂．已知：①ClO₂為黃綠色氣體，極易溶于水，熔點(diǎn)-59C，沸點(diǎn)11℃，具有強(qiáng)氧化性．
②ClO₂易爆炸，若用“惰性氣體”等稀釋時(shí)，爆炸的可能性大大降低．
③裝置A中發(fā)生反應(yīng)：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KC1O₃═K₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O
④HClO₂是強(qiáng)酸．
（1）A裝置中電動(dòng)攪拌棒的作用是反應(yīng)時(shí)攪拌，增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率．
（2）B裝置需放在冰水中，原因是使ClO₂ 冷凝，便于分離收集．
（3）用H₂C₂O₄、稀硫酸和KClO₃制備ClO₂的最大優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)生成二氧化碳，可以稀釋ClO₂，大大降低了爆炸的可能性．
（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)行下列實(shí)驗(yàn)：
步驟1：準(zhǔn)確量取V1mL ClO₂溶液加入到錐形瓶中．，
步驟2：用稀硫酸調(diào)節(jié)Cl0₂溶液的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻．
步驟3：加入指示劑，用c mol．L-1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂0₃溶液V₂mL．
（已知2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+5I₂+4H₂O，2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-）
①配制100mL cmol-L^-lNa₂S₂0₃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100mL容量瓶．
②原溶液中ClO₂的含量為$\frac{13.5c{V}_{2}}{{V}_{1}}$  g/L（用含字母的代數(shù)式表示）．
（5）工業(yè)上生產(chǎn)ClO₂和NaCIO₂的工藝流程如圖：

①反應(yīng)器I中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄（濃）=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O．
②反應(yīng)器Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
③在堿性溶液中NaClO₂比較穩(wěn)定，所以反應(yīng)器Ⅱ中應(yīng)維持NaOH稍過(guò)量，判斷NaOH是否過(guò)量的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法是連續(xù)測(cè)定反應(yīng)器Ⅱ內(nèi)溶液的pH．

Answer 1

分析 （1）增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）B裝置要放置在冰水中，冷凝便于收集；
（3）反應(yīng)生成二氧化碳，可以稀釋ClO₂；
（4）①稱(chēng)量后在燒杯中溶解，并用玻璃棒攪拌，移入100mL容量瓶中，加水至距離容量瓶刻度線1-2cm處改用膠頭滴管定容；
②由反應(yīng)可得關(guān)系式：2ClO₂～5I₂～10S₂O₃^2-，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；
（5）①由流程圖可知，反應(yīng)器I中濃硫酸與氯酸鈉反應(yīng)生成ClO₂、NaClO₂、硫酸氫鈉；
②反應(yīng)器Ⅱ中是ClO₂、NaOH、SO₂反應(yīng)生成NaClO₂，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，SO₂被氧化為硫酸鈉；
③HClO₂是強(qiáng)酸，NaClO₂溶液呈中性，測(cè)定溶液pH判斷．

解答 解：（1）A裝置中電動(dòng)攪拌棒，增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，
故答案為：反應(yīng)時(shí)攪拌，增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）ClO₂是一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體，熔點(diǎn)：-59.0℃，沸點(diǎn)：11.0℃，B裝置要放置在冰水中，使ClO₂ 冷凝，便于收集，
故答案為：使ClO₂ 冷凝，便于收集；
（3）信息②中ClO₂易爆炸，若用“惰性氣體”等稀釋時(shí)，爆炸的可能性大大降低，而反應(yīng)生成二氧化碳，可以稀釋ClO₂，大大降低了爆炸的可能性，
故答案為：反應(yīng)生成二氧化碳，可以稀釋ClO₂，大大降低了爆炸的可能性；
（4）①稱(chēng)量后在燒杯中溶解，并用玻璃棒攪拌，移入100mL容量瓶中，加水至距離容量瓶刻度線1-2cm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：2ClO₂～5I₂～10S₂O₃^2-，可知V₁mL×c（ClO₂）：V₂mL×c（Na₂S₂O₃）=2：10，則V₁mL×c（ClO₂）：V₂mL×c mol．L^-1，故c（ClO₂）=$\frac{c{V}_{2}}{5{V}_{1}}$mol/L，則其含量為$\frac{c{V}_{2}}{5{V}_{1}}$mol/L×67.5g/mol=$\frac{13.5c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L，
故答案為：$\frac{13.5c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L；
（5）①由流程圖可知，反應(yīng)器I中濃硫酸與氯酸鈉反應(yīng)生成ClO₂、NaClO₂、硫酸氫鈉，反應(yīng)方程式為：3NaClO₃+3H₂SO₄（濃）=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O，
故答案為：3NaClO₃+3H₂SO₄（濃）=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；
②反應(yīng)器Ⅱ中是ClO₂、NaOH、SO₂反應(yīng)生成NaClO₂，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，SO₂被氧化為硫酸鈉，溶液離子方程式為：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
③HClO₂是強(qiáng)酸，NaClO₂溶液呈中性，連續(xù)測(cè)定反應(yīng)器Ⅱ內(nèi)溶液的pH，可以判斷NaOH是否過(guò)量，故答案為：連續(xù)測(cè)定反應(yīng)器Ⅱ內(nèi)溶液的pH．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)與工藝流程，注意對(duì)題目信息的應(yīng)用，較好的考查學(xué)生獲取信息的能力與知識(shí)遷移運(yùn)用，難度中等．