Question

【題目】近年來各國都在尋找對環境無害而作用快速的消毒劑，其中二氧化氯(ClO2)是目前國際上倍受矚目的第四代高效、無毒的消毒劑。工業上用潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時反應制得。某興趣小組的學生設計了如下模擬裝置來制取、收集ClO2并測定其質量。

查閱資料：ClO2是一種黃紅色有刺激性氣味的氣體，其熔點為－59℃，沸點為11.0℃，溫度過高可能引起爆炸，易溶于水，易與堿液反應。

實驗Ⅰ：制取并收集ClO2，如圖1裝置所示。

（1）裝置A中反應產物有K2CO3、ClO2和CO2等，請寫出該反應的化學方程式__________。

（2）裝置A必須添加溫度控制裝置，其溫度要保持在60～80℃之間，控制溫度的目的是__________。裝置B也必須添加溫度控制裝置，應該是__________（填“冰水浴”或“沸水浴”或“60℃的熱水浴”）裝置。

實驗Ⅱ：測定ClO2質量，如圖2裝置所示。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；按照圖2組裝好儀器；在玻璃液封管中加入水，浸沒導管口；將生成的ClO2氣體由導管通入錐形瓶的溶液中充分吸收后，把玻璃液封管中的水封液倒入錐形瓶中，再向錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液：用cmol/L硫代硫酸鈉標準液滴定錐形瓶中的液體，共用去VmL硫代硫酸鈉溶液（己知：I2＋2S2O32－=2I－＋S4O62－）。

（3）裝置中玻璃液封管的作用是____________________。

（4）滴定終點的現象是____________________。

（5）測得通入ClO2的質量m(ClO2)=__________g（用整理過的含c、V的代數式表示）。

Answer 1

【答案】（1）2KClO3＋H2C2O4K2CO3＋2ClO2↑＋CO2↑＋H2O

（2）使反應正常進行且防止溫度過高引起爆炸；冰水浴

（3）吸收殘余的ClO2并使錐形瓶內外壓強相等

（4）當最后一滴標準溶液滴入時，溶液由藍色變成無色，且半分鐘內不恢復原色

（5）1.35CV×10-2

【解析】

試題分析：（1）潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時反應制得K2CO3、ClO2和CO2等，根據化合價升降相等和原子守恒配平，化學方程式為2KClO3＋H2C2O4K2CO3＋2ClO2↑＋CO2↑＋H2O。

（2）為了使反應正常進行且防止溫度過高引起爆炸，裝置A必須添加溫度控制裝置，其溫度要保持在60～80℃之間；裝置B的作用是收集熔點為－59℃，沸點為11.0℃的ClO2，所以用冰水浴進行溫度控制。

（3）裝置中玻璃液封管的作用是吸收殘余的ClO2并使錐形瓶內外壓強相等。

（4）該滴定實驗用淀粉作指示劑，則滴定終點的現象是當最后一滴標準溶液滴入時，溶液由藍色變成無色，且半分鐘內不恢復原色，說明達到滴定終點。

（5）根據化學反應：8H＋+2ClO2+10I－=2Cl－+5I2+4H2O、I2＋2S2O32－=2I－＋S4O62－，得關系式：

ClO2——5S2O32—，消耗硫代硫酸鈉的物質的量為CV×10-3mol，則通入ClO2的質量m(ClO2)=CV×10-3 ÷5 ×67.5g/mol=1.35CV×10-2 g.