Question

二氧化氯（ClO₂）是目前國際上公認的第四代高效、無毒的廣譜消毒劑，是一種黃綠色的氣體，易溶于水。實驗室可用NH₄Cl、鹽酸、NaClO₂（亞氯酸鈉）為原料來制備ClO₂，其流程如下：

（1）寫出電解時發生反應的化學方程式：                           。
（2）除去ClO₂中的NH₃可選用的試劑是       。（填字母）

A．飽和食鹽水

B．堿石灰

C．濃硫酸

D．水

（3）測定ClO₂（如圖）的過程如下：在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；將生成的ClO₂氣體通過導管在錐形瓶中被吸收；將玻璃封管中的水封液倒入錐形瓶中，加入幾滴淀粉溶液，用cmol/L硫代硫酸鈉標準溶液滴定(I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－)，共用去VmL硫代硫酸鈉溶液。

①裝置中玻璃液封管的作用是                       ；                   。
②請寫出上述二氧化氯氣體與碘化鉀溶液反應的離子方程式   　             。
③滴定終點的現象是：                                                   。
④測得通入ClO₂的質量m(ClO₂)=                  。（用含c、V的代數式表示）（已知：ClO₂的相對分子質量為67.5）
（4）設計實驗來確定溶液X的成分，請補充完成實驗步驟和現象。

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
①		溶液X中含有Na+
②		溶液X中含有Cl－

 

Answer 1

（16分）
（1）NH₄Cl+2HCl3H₂↑+NCl₃（2分，配平、條件、狀態不全扣1分）   
（2）C（1分）
（3）①吸收殘余的二氧化氯氣體；使錐形瓶內外壓強相等（各1分，共2分）
②2ClO₂+10I^－+8H⁺=4H₂O+5I₂+2Cl^－（2分，配平錯扣1分）
③最后一滴滴下時，溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不復原（2分）
④1.35cV×10^—2g(2分，單位無寫扣1分)
（4）

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
①用鐵絲蘸取溶液X，在酒精燈火焰上灼燒（1分）	火焰呈黃色（1分）	溶液X中含有Na+
②取少量溶液X，加入足量稀HNO­­­­­­­­3­­（1分），再滴加少量 AgNO3溶液（1分）	出現白色沉淀（1分）	溶液X中含有Cl－

解析試題分析：（1）觀察生產流程圖可得，電解步驟的反應物是NH₄Cl、HCl，生成物是NCl₃、H₂，根據化合價升降法、原子守恒可得：NH₄Cl+2HClNCl₃+3H₂↑；（2）氨氣易溶于水，二氧化氯也易溶于水，則飽和食鹽水不僅能除去氨氣，也能除去二氧化氯，故AD均錯；堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣，氨氣與氫氧化鈉和氧化鈣均不反應，但是二氧化氯與堿石灰能反應，故B錯；氨氣與濃硫酸能反應，生成硫酸銨或硫酸氫銨，而二氧化氯不能與濃硫酸反應，故C正確；（3）①二氧化氯具有強氧化性，可以將KI氧化為I₂，玻璃液封管可以吸收殘余的二氧化氯氣體、使錐形瓶內外壓強相等，因為二氧化氯易溶于水，平衡錐形瓶內氣壓才能使二氧化氯氣體順利通入；②由于二氧化氯、氯氣都能將KI氧化為I₂，自身被還原為氯離子，根據化合價升降法、電荷、原子守恒原理可得，2ClO₂+10I^—+8H⁺=2Cl^—+5I₂+4H₂O；③滴定前錐形瓶的溶液中含有I₂和淀粉，淀粉遇碘單質變藍，當最后一滴滴入時，溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不恢復為藍色，即達到滴定終點；④先由c?V=n求得硫代硫酸鈉或硫代硫酸根離子的物質的量為c×V×10^—3mol，再由I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－中I₂與S₂O₃^2－的物質的量之比等于系數之比可求I₂的物質的量為c×V×10^—3mol×1/2，然后由2ClO₂+10I^—+8H⁺=2Cl^—+5I₂+4H₂O中ClO₂與I₂的物質的量之比等于系數之比可求ClO₂的物質的量為c×V×10^—3mol×1/2×2/5，最后由nM=m可求二氧化氯的質量為c×V×10^—3mol×1/2×2/5×67.5g/mol=1.35cV×10^—2g；（4）NaClO₂與NCl₃、H₂O發生反應，根據化合價升降法、原子守恒配平可得，6NaClO₂+NCl₃+3H₂O=6ClO₂↑+NH₃↑+X，根據鈉、氯、氫原子個數守恒可得X為3NaCl、3NaOH；檢驗X溶液含有鈉離子時，用鐵絲蘸取溶液X，在酒精燈火焰上灼燒，火焰呈黃色；檢驗X溶液含有氯離子時，必須先排除氫氧根離子對氯離子檢驗的干擾，即取少量溶液X，加入足量稀HNO­_­­­­­­­₃­­，再滴加少量AgNO₃溶液，出現白色沉淀，說明X溶液中含有Cl^－。
考點：考查探究實驗，涉及電解氯化銨和鹽酸的化學方程式、除雜試劑的選擇、解釋創新裝置的作用、離子方程式、氧化還原反應、滴定終點的現象、物質的量濃度、標準溶液的體積、物質的量及其在離子方程式中的應用、設計實驗方案檢驗X溶液中鈉離子的存在、設計實驗方案檢驗X溶液中氯離子的存在等。