Question

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。工業上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應制得。某學生擬用左下圖所示裝置模擬工業制取并收集ClO₂。

（1）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）A必須添加溫度控制裝置，除酒精燈、燒杯外，還需要的玻璃儀器有       ，B也必須添加溫度控制裝置，應該是         (選填“冰水浴”或“熱水浴”)裝置。

（3）反應后在裝置C中可得NaClO₂溶液。已知NaClO₂飽和溶液中在溫度低于38℃時析出晶體是NaClO₂·3H₂O，在溫度高于38℃時析出晶體是NaClO₂。根據上圖所示的NaClO₂的溶解度曲線，請補充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的操作步驟：

①              ；②            ；③洗滌；④干燥。

（4）ClO₂很不穩定，需隨用隨制，用水吸收得到ClO₂溶液。為測定所得溶液中ClO₂的含量，進行了下列實驗：

步驟1：準確量取ClO₂溶液10 mL，稀釋成100 mL試樣；量取V₁mL試樣加入錐形瓶中；

步驟2：調節試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；此時發生的離子方程式為：                                   ；

步驟3：加入淀粉指示劑，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。則原ClO₂溶液的濃度為    g／L（用含字母的代數式表示）。

（已知2 Na₂S₂O₃+I₂= Na₂S₄O₆+2NaI）

 

Answer 1

【答案】

 （1）2KClO₃ + H₂C₂O₄  K₂ CO₃ + CO₂↑+ 2ClO₂↑+ H₂O（2分）

（2）溫度計（1分）    冰水浴（1分）

（3）①蒸發結晶（1分）    ②趁熱過濾（1分）

（4）①2ClO₂  + 10I^－ ＋ 8H⁺  = 2Cl^－＋5I ₂+ 4H₂O（2分）   

 ②135cV₂/ V₁（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據化合價升高價數和降低價數相等配平可得化學方程式：2KClO₃ + H₂C₂O₄  K₂ CO₃ + CO₂↑+ 2ClO₂↑+ H₂O

（2）該反應溫度為60℃，水浴加熱，還需要溫度計；B處冷卻ClO₂，為 冰水浴裝置。

（3）因為NaClO₂飽和溶液中在溫度低于38℃時析出晶體是NaClO₂·3H₂O，在溫度高于38℃時析出晶體是NaClO₂，所以應先蒸發結晶、再趁熱過濾。

（4）①ClO₂具有氧化性，可把I‾氧化為I₂，配平可得離子方程式：2ClO₂  + 10I^－ ＋ 8H⁺  = 2Cl^－＋5I ₂+ 4H₂O

②ClO₂溶液與碘化鉀反應的離子方程式8H⁺ + 2ClO₂ + 10I^－＝４H₂O + 5I₂ + 2Cl^－，I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－，即有ClO₂～5S₂O₃^2－，原ClO₂溶液的濃度為（cV₂/5V₁）×10×67.5=135cV₂/ V₁。

考點：本題考查化學方程式的配平、基本實驗儀器、基本操作、根據方程式的計算。