Question

【題目】二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色氣體，易溶于水，在混合氣體中的體積分數大于10％就可能發生爆炸，在工業上常用作水處理劑、漂白劑。回答下列問題：

（1）ClO2可將廢水中的CN－氧化成CO2和N2，該反應的離子方程式是_______。

（2）根據文獻資料，用NaClO3和雙氧水在酸性條件下可制得ClO2。某小組按照文獻中制備ClO2的方法設計了如圖所示的實驗裝置用于制備ClO2。

①通入氮氣的主要作用有2個，一是可以起到攪拌作用，二是________。

②裝置B的作用是__________________。

③裝置A用于生成ClO2氣體，該反應的化學方程式是_____。

（3）測定裝置C中ClO2溶液的濃度：取10.00 mL C中溶液于錐形瓶中，加入足量的KI溶液和H2SO4酸化，然后加入____________作指示劑，用0.1000 mol·L－1的Na2S2O3標準液滴定錐形瓶中的溶液（I2 + 2S2O32－＝2I－+ S4O62－），消耗標準溶液的體積為20.00 mL。滴定終點的現象是________，C中ClO2溶液的濃度是__________mol·L－1。

Answer 1

【答案】2ClO2 + 2CN－＝2CO2 + N2 + 2Cl－ 稀釋二氧化氯，防止二氧化氯的濃度過高而發生爆炸或防倒吸 防止倒吸（或作安全瓶） 2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O 淀粉溶液 當滴入最后一滴標準溶液，溶液藍色褪去且半分鐘內不恢復原色 0.04000 mol/L

根據關系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，

則n（ClO2）= n（Na2S2O3）=×0.1000mol/L×0.02L=0.0004mol，據此計算可得。

【解析】

根據電子得失守恒和質量守恒書寫（1）和③的離子方程式和化學方程式，用NaClO3和雙氧水在酸性條件下可制得ClO2，裝置A發生裝置，產生ClO2，裝置B是安全瓶作用，裝置C收集ClO2，裝置D尾氣吸收，避免污染環境，測定裝置C中ClO2溶液的濃度，應根據2ClO2～5I2～10Na2S2O3關系式，據此計算。

（1）ClO2可將廢水中的CN-氧化成CO2和N2，ClO2自身被還原為Cl-，則ClO2中氯元素由+4價得5e-變成Cl-，CN-中碳元素由+2價失2e-變+4價，氮元素由-3價失3e-變0價，由電子得失守恒和質量守恒可寫出離子反應式為：2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-；答案為2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-；

（2）①氮氣可以攪拌混合液，使其充分反應，還可以稀釋二氧化氯，防止因二氧化氯的濃度過高而發生爆炸；答案為稀釋二氧化氯，防止因二氧化氯的濃度過高而發生爆炸；

②已知二氧化氯易溶于水，則裝置B防止倒吸（或作安全瓶）；答案為防止倒吸（或作安全瓶）；

③裝置A用于生成ClO2氣體，NaClO3中氯元素化合價由+5價得e-變成+4價，H2O2中氧元素由-1價失e-變成0價，根據電子得失守恒和質量守恒可寫出該反應的化學方程式為2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O；答案為：2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O；

（3）根據滴定原理，KI在酸性條件下被ClO2氧化為I2，反應為：2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O，故選用淀粉溶液做指示劑；用Na2S2O3標準液滴定錐形瓶中的I2，當滴入最后一滴標準液時，錐形瓶內溶液藍色褪去且半分鐘內不恢復原色，說明達到滴定終點；根據2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O和I2 + 2S2O32－＝2I－+ S4O62－可知：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，則n(ClO2)= n(Na2S2O3)= ×0.1000mol/L×0.02L=0.0004mol，C中ClO2溶液的濃度是c(ClO2)= =0.04mol/L；答案為淀粉溶液，當滴入最后一滴標準液時，錐形瓶內溶液藍色褪去且半分鐘內不恢復原色，說明達到滴定終點，0.04mol/L。