Question

1．ClO₂與Cl₂的氧化性相近，在自來水消毒等方面應用廣泛．已知ClO₂在常溫下是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點為-59℃，沸點為11.0℃，易溶于水．某學生通過圖1所示裝置對ClO₂進行了模擬工業(yè)制備、收集、吸收、釋放和應用的研究．

（1）裝置A中稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應生成K₂CO₃、ClO₂和CO₂，該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1．反應裝置A中的玻璃儀器除酒精燈、燒杯外，還需要溫度計．
（2）裝置B必須放在冰水浴中，其原因是使ClO₂充分冷凝，減少揮發(fā)．
（3）反應后在裝置C中可得NaClO₂溶液．已知（1）NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，在溫度高于38℃時析出的晶體是NaClO₂，溫度高于60℃時NaClO₂會分解生成NaClO₃和NaCl；（2）NaClO₂的溶解度曲線如圖2所示，請補充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的實驗操作步驟：
①減壓，55℃蒸發(fā)結晶；②趁熱過濾；③用38℃～60℃熱水洗滌；④低于60℃干燥；得到成品．
（4）已知在酸性條件下NaClO₂可發(fā)生反應生成NaCl并釋放出ClO₂，該反應的離子方程式為5ClO₂^-+4H⁺═Cl^-+4ClO₂↑+2H₂O．
（5）用ClO₂處理過的飲用水會含有一定量的亞氯酸鹽．若要除去超標的亞氯酸鹽，下列物質(zhì)最適宜的是d（填序號）． a．明礬   b．碘化鉀   c．鹽酸   d．硫酸亞鐵．

Answer 1

分析 （1）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性條件下反應生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，發(fā)生氧化還原反應，結合質(zhì)量守恒可書寫化學方程式；結合方程式中元素化合價變化判斷氧化劑和還原劑及其反應的物質(zhì)的量之比，裝置A中稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應生成K₂CO₃、ClO₂和CO₂，反應需要可知反應的溫度在60°C，需要溫度計；
（2）二氧化氯的熔點較低，為收集二氧化氯，應在較低溫度下進行；
（3）從溶液中制取溶質(zhì)，一般采用蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥的方法；
（4）在酸性條件下NaClO₂可發(fā)生反應生成NaCl并釋放出ClO₂，根據(jù)元素守恒可知應還有水生成，該反應的離子方程式為4H⁺+5ClO₂^-=Cl^-+4ClO₂↑+2H₂O；
（5）亞氯酸鹽具有氧化性，F(xiàn)e²⁺將ClO₂^-還原成Cl^-，F(xiàn)e²⁺ 被氧化為鐵離子．

解答 解：（1）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性條件下反應生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，反應的方程式為2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O，氧化劑為KClO₃，還原劑為H₂C₂O₄，二者物質(zhì)的量之比為2：1，裝置A中稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應生成K₂CO₃、ClO₂和CO₂，反應裝置A中的玻璃儀器除酒精燈、燒杯外，還需要可知反應的溫度，需要溫度計，
故答案為：2：1；溫度計；
（2）二氧化氯的熔點較低，為收集二氧化氯，應在較低溫度下進行，所以應該采用冰水浴，
故答案為：使ClO₂充分冷凝，減少揮發(fā)；
（3）從溶液中制取溶質(zhì)，一般采用蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，
故答案為：用38℃～60℃熱水洗滌；低于60℃干燥；
（4）在酸性條件下NaClO₂可發(fā)生反應生成NaCl并釋放出ClO₂，根據(jù)元素守恒可知應還有水生成，該反應的離子方程式為：4H⁺+5ClO₂^-=Cl^-+4ClO₂↑+2H₂O，
故答案為：5ClO₂^-+4H⁺═Cl^-+4ClO₂↑+2H₂O；
（5）若要除去超標的亞氯酸鹽，a不能還原亞氯酸鹽，c會生成氯氣，b中KI具有還原性但氧化產(chǎn)物不適合飲用水使用，只有d中Fe²⁺將ClO₂^-還原成Cl^-，F(xiàn)e²⁺ 被氧化為鐵離子，且鐵離子水解生成膠體可凈化飲用水，則最適宜的是d，
故答案為：d．

點評 本題以ClO₂的制備、吸收、釋放為載體，考查實驗制備方案設計、基本操作、對裝置及操作的分析評價等，注意根據(jù)問題進行制備流程分析，難度中等．