Question

【題目】二氧化氯（ClO2）是極易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的黃綠色氣體，沸點(diǎn)為11℃，可用于處理含硫廢水。某小組在實(shí)驗(yàn)室中探究ClO2與Na2S的反應(yīng)。回答下列問(wèn)題：

(l)ClO2的制備：（已知：SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4）

①裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。

②欲收集干燥的ClO2，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)?a→_________(按氣流方向，用小寫(xiě)字母表示)

③裝置D的作用是_________。

（2）ClO2與 Na2S 的反應(yīng)

將上述收集到的ClO2用 N2稀釋以增強(qiáng)其穩(wěn)定性，并將適量的稀釋后的ClO2通入上圖所示裝置中充分反應(yīng)，得到無(wú)色澄清溶液。一段時(shí)間后，通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)探究 I 中反應(yīng)的產(chǎn)物。

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量Ⅰ中溶液于試管甲中， 加入Ba(OH)2溶液，振蕩	①_________	有硫酸根離子生成
另取少量Ⅰ中溶液于試管乙中， 滴加品紅溶液和鹽酸	品紅溶液不翅色	② 無(wú)_____生成
若在試管甲中繼續(xù)加Ba(OH)2溶液至 過(guò)量，靜置，取上層清液于試管丙③______	有白色沉淀生成	有Cl-生成

④ClO2與Na2S反應(yīng)的離子方程式為__________。用于處理含硫廢水時(shí)，ClO2相對(duì)于Cl2的優(yōu)點(diǎn)是____________(任寫(xiě)2條)。

Answer 1

【答案】 Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O d→e→g→h→b→c→f 或（e→d→g→h→b→c→f） 用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣 生成白色沉淀（沒(méi)有“白色”不給分） SO2 (寫(xiě)H2SO3、SO32-、HSO3-也可) 加入足量硝酸酸化的硝酸銀溶液 8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+ ClO2除硫效果徹底，且氧化產(chǎn)物硫酸根穩(wěn)定或ClO2在水中的溶解度大，剩余的ClO2不會(huì)產(chǎn)生二次污染均被還原為氯離子或等物質(zhì)的量ClO2的殺菌能力是氯氣的2.5倍；

【解析】（1）①裝置A中反應(yīng)Cu與濃硫酸制備二氧化硫，化學(xué)方程式為：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+H2O；

②二氧化硫從a進(jìn)入裝置E中反應(yīng)，為防止倒吸，故應(yīng)在之前有安全瓶，則a→d→e，為反應(yīng)充分，故再連接B裝置中的g，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在B中冰水浴收集，為充分冷卻，便于收集，故連接b，最后用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣，連接順序?yàn)椋篸→e→g→h→b→c→f（或e→d→g→h→b→c→f）；

③裝置D用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣；
（2）將適量的稀釋后的ClO2通入如圖2所示裝置中充分反應(yīng)，得到無(wú)色澄清溶液；

①另取少量I中溶液于試管乙中，加入Ba（OH）2溶液，振蕩，有SO42-生成，硫酸根與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀；
②取少量I中溶液于試管甲中，滴加品紅溶液和鹽酸，品紅始終不褪色，說(shuō)明溶液中無(wú)SO2（或HSO3-或SO32-）生成；
③結(jié)論為有Cl-生成，有白色沉淀生成，氯化銀為不溶于酸的白色沉淀，檢驗(yàn)氯離子，故操作為：繼續(xù)在試管乙中滴加Ba（OH）2溶液至過(guò)量，靜置，取上層清液于試管丙內(nèi)加入足量稀硝酸酸化的硝酸銀溶液；
④由上述分析可知ClO2與Na2S反應(yīng)有氯離子、硫酸根離子的生成，故發(fā)生的離子方程式為：8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2除硫效果徹底，氧化產(chǎn)物硫酸根更穩(wěn)定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會(huì)產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍。