二氧化氯(ClO2)是一種廣譜、高效的殺菌消毒劑,有與氯氣相似的強烈刺激性氣味,易溶于水,沸點11℃,遇熱不穩(wěn)定易分解發(fā)生爆炸。一種工業(yè)制法用硫鐵礦(主要成分為FeS2)還原氯酸鈉制取二氧化氯,某研究小組在實驗室設(shè)計如下裝置制備ClO2的水溶液。

(1)三頸燒瓶中加入NaClO3溶液、濃H2SO4,通入空氣,調(diào)節(jié)恒溫器至60℃,通過固體加料器緩慢勻速加入硫鐵礦粉末。反應(yīng)開始時燒瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式如下,請配平該方程式:□ClO3 +□FeS2+□H=□ClO2+□Fe3+□SO42+□H2O

(2)裝置D的作用是                              。

(3)用上述反應(yīng)完后的廢液(除上述產(chǎn)物外,還有Al3、Mg2、H、Cl等)可制備摩爾鹽,即(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。其操作流程如下:

回答下列問題:

①操作Ⅰ的名稱為:              

②試劑X是           ,寫出發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式                        。

③為測定(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶體中鐵的含量,某實驗小組做了如下實驗:用電子天平準(zhǔn)確稱量5.000g硫酸亞鐵銨晶體,配制成250mL溶液。取所配溶液25.00mL于錐形瓶中,加稀H2SO4酸化,用0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至Fe2+恰好全部氧化成Fe3+,同時,MnO4_被還原成Mn2+。測得消耗KMnO4溶液的平均體積為21.00mL。則該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為           。(保留4位有效數(shù)字)

 

【答案】

(1)15ClO3 + FeS2+ 14H= 15ClO2+ Fe3+2SO42+7H2O  (3分)

(2)檢驗ClO2是否吸收完全(2分)

(3)①過濾(2分)  ②Fe(2分); 2Fe3+Fe=3Fe2(2分);③11.76%(3分)

【解析】

試題分析:(1)配平時,鐵和硫元素是按照1﹕2進行的,總共失去十五摩爾的電子,而氯元素總共得到一摩爾的電子,因此在氯酸根離子前面乘以十五,然后按電荷守恒,和質(zhì)量守恒來過行配來,就可以得到如下關(guān)系式:15ClO3 + FeS2+ 14H= 15ClO2+ Fe3+2SO42+7H2O  (3分)

(2)因為二氧化氯(ClO2)是一種廣譜、高效的殺菌消毒劑,其一定具有強烈的氧化性,如若沒有被吸收完的話,進入到最后的D瓶中,可以使品紅褪色,所以是用來檢驗ClO2是否吸收完全的(2分)

(3)第一步,是要用過量的鐵將生成的三價鐵離子還原為二價,因此①的操作是過濾(2分)  ②Fe(2分); 2Fe3+Fe=3Fe2(2分);

③假設(shè)鐵離子的物質(zhì)的量為xmol

MnO4_  ~  ~  ~    5Fe2+

1mol                 5mol

0.01000mol/L×21.00mL×10           x

解之得:x=1.05×102mol,則鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:

=11.76%

考點:考查配平方程式以及二氧化氯的氧化性。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體,是國際上公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑.
(1)工業(yè)上制備ClO2的反應(yīng)原理常采用:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl.
①濃鹽酸在反應(yīng)中顯示出來的性質(zhì)是
B
B
(填序號).
A.只有還原性   B.還原性和酸性   C.只有氧化性   D.氧化性和酸性
②若上述反應(yīng)中產(chǎn)生0.1mol ClO2,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為
0.1
0.1
mol.
(2)目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝.
①如圖示意用石墨做電極,在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2.寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式:
Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+
Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+

②電解一段時間,當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時,停止電解.通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為
0.01
0.01
mol;用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因
在陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑,H+濃度減小,使得H2O?OH-+H+的平衡向右移動,OH-濃度增大,pH增大
在陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑,H+濃度減小,使得H2O?OH-+H+的平衡向右移動,OH-濃度增大,pH增大

(3)ClO2對污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明顯的去除效果.某工廠污水中含CN- a mg/L,現(xiàn)用ClO2將CN-氧化,只生成兩種氣體,其離子反應(yīng)方程式為
2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-
2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-
;處理100m3這種污水,至少需要ClO2
50a
13
50a
13
mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2013?棗莊二模)運用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮、硫、氯等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng),對生產(chǎn)、生活、環(huán)境保護等領(lǐng)域有著重要的意義.
(1)下列措施中,不利于環(huán)境保護的有
ad
ad
(填編號).
a.大量開采使用化石燃料
b.使用無氟冰箱、空調(diào)
c.多步行多乘公交車,少用專車和私家車
d.將工業(yè)“廢氣”、“廢液”、“廢渣”直接排放
(2)工業(yè)上的“脫碳”指的是從“脫硝”、“脫硫”后的煙氣用堿液墾荒得到濃縮的二氧化碳.利用二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向.
①寫出吸收二氧化碳的離子方程式
CO2+2OH-=CO32-+H2O
CO2+2OH-=CO32-+H2O

②常溫下,0.1mol.L-1 NaHCO3溶液的pH>8,則溶液中c(H2CO3
c(CO32-)(填“>”、“<”或“=”).
③合成的甲醇可以做為新型燃料電池的原料,若電解液是堿性的,則其負極的電極反應(yīng)式為
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O

(3)二氧化氯(ClO2),為一種黃綠色氣體,是公認(rèn)的高鏟、廣譜安全的殺菌消毒劑.工業(yè)上制備ClO2的反應(yīng)原理為:
4HCl(濃)+2NaClO3═2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl.上述反應(yīng)中,產(chǎn)生1mol ClO2,則被氧化的HCl為
1mol
1mol

(4)SO2溶于水可以得到二元弱酸H2SO3(亞硫酸).
①25℃時,將NaOH深液一亞硫酸混合至恰好中和,測混合液中各種離子濃度的大小關(guān)系為
c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+
c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+

②25℃時,當(dāng)NaOH溶液與H2SO3等物質(zhì)的量混合時,發(fā)現(xiàn)混合液pH<7,請你簡要解釋其原因
HSO3-的電離程度大于其水解程度
HSO3-的電離程度大于其水解程度

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)二氧化氯(ClO2)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.ClO2可以看做是亞氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的混合酸酐.工業(yè)上用稍潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時反應(yīng)制得.某學(xué)生擬用下圖所示裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO2.(夾持儀器已省略).回答問題:
(1)B必須添加溫度控制裝置,應(yīng)補充的裝置是
 
;A也必須添加溫度控制裝置,除酒精燈外,還需要的儀器是
 
(不須填夾持儀器).
(2)C中試劑為
 
.C裝置有缺陷需改進,改進方法為
 

(3)A中反應(yīng)產(chǎn)物有某種鹽、ClO2和CO2等,寫出相關(guān)化學(xué)方程式
 

ClO2很不穩(wěn)定,需隨用隨制,產(chǎn)物用水吸收得到ClO2溶液.為測定所得溶液中ClO2的含量,進行下列實驗:準(zhǔn)確量取ClO2溶液10mL,稀釋成100mL試樣;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,靜置片刻;加入淀粉指示劑,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至終點,反應(yīng)原理:2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI,消耗Na2S2O3溶液V2mL.
(4)滴定過程中至少須進行兩次平行測定的原因是
 

(5)到達滴定終點時指示劑的顏色變化為
 

(6)原ClO2溶液的濃度為
 
 g/L(用含字母的代數(shù)式表示).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

二氧化氯(ClO2)是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑,而且與Cl2相比不會產(chǎn)生對人體有潛在危害的有機氯代物.制備ClO2有下列兩種方法:
方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二:2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+2Na2SO4+2H2O
(1)方法一的離子方程式為
 

(2)方法二中被氧化的物質(zhì)是
 
,若反應(yīng)中有0.1mol電子轉(zhuǎn)移,則產(chǎn)生的ClO2氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
 
L.
(3)用方法二制備的ClO2更適合用于飲用水的消毒,其主要原因是
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(1)含有弱酸HA和其鈉鹽NaA的混合溶液,在化學(xué)上用作緩沖溶液.向其中加入少量酸或堿時,溶液的酸堿性變化不大.現(xiàn)將0.04mol?L-1HA溶液和0.02mol?L-1NaOH溶液等體積混合,得到緩沖溶液.
精英家教網(wǎng)
①若HA為HCN,該溶液顯堿性,則溶液中c(CN-
 
c(Na+)(填“<”、“=”或“>”),你得出該結(jié)論的依據(jù)是
 

②若HA為CH3COOH,該溶液顯酸性.溶液中所有的離子按濃度由大到小排列的順序是
 

(2)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體,是國際上公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑,目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝.
①如圖示意用石墨做電極,在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2.寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式:
 

②電解一段時間,當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時,停止電解.通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為
 
mol;用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因
 

(3)25℃時,2.0×10-3mol?L-1HF溶液中,調(diào)節(jié)溶液pH(忽略溶液體積變化)得到的(HF)、c(F-)與溶液pH的變化關(guān)系如圖2.若將4.0×10-4mol?L-1CaCl2溶液與4.0×10-3mol?L-1HF溶液等體積混合,調(diào)節(jié)混合液pH=4(忽略調(diào)節(jié)時混合液體積的變化),通過列式計算說明是否有CaF2沉淀析出.[已知Ksp(CaF2):1.5×10-10]
 

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