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。工業上用潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60時反應制得。某學生擬有左下圖所示的裝置模擬制取并收集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，除酒精燈外，還需要的玻璃儀器有燒杯、          ；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。根據右上圖所示的NaClO₂的溶解度曲線，請補充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂的操作步驟：

①            ；②            ；③洗滌；④干燥。

（4）NaClO₂變質可分解為NaClO₃和NaCl。取等質量變質前后的NaClO₂試樣均配成溶液，分別與足量FeSO₄溶液反應時，消耗Fe²⁺的物質的量相同，從電子守恒的角度解釋其原因是                                                        。

ClO₂很不穩定，需隨用隨制，產物用水吸收得到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10.00 mL，稀釋成100.00 mL試樣；量取V₁ mL試樣加入到錐形瓶中；

步驟2：調節試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；

步驟3：加入淀粉指示劑，用c mol·L^—1 Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知2 Na₂S₂O₃ + I₂ →Na₂S₄O₆ + 2NaI）

（5）判斷滴定終點的現象                                                     。原ClO₂溶液的濃度為            g / L（用步驟中的字母代數式表示）。

 

Answer 1

【答案】

（1）2KClO₃+ H₂C₂O₄   K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O  （2分）

（2）溫度計　　　冰水浴　　　（2分）

（3）蒸發結晶　　趁熱過濾　　　（2分）

（4）根據氧化還原反應過程中電子轉移守恒，反應整個過程中氯元素最終為－1價，所以FeSO₄所失去的電子數相等，消耗的FeSO₄的量也相等。　　　　　　（2分）

（5）加到最后一滴時，溶液的顏色突然由藍色變為無色，且半分鐘不變化（2分）　　135cV₂/V₁（2分）

【解析】

試題分析：（1）A中反應產物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等,加熱60℃，氯酸鉀和草酸反應生成碳酸鉀、二氧化碳、二氧化氯和水，反應方程式為：2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O;

（2）要控制溫度必須使用溫度計測量溫度，在60℃時反應制得，應用水浴加熱，可用燒杯（或水浴鍋），二氧化氯的熔點較低，為收集二氧化氯，應在較低溫度下進行，所以應該采用冰水浴，故答案為：冰水浴； 燒杯（或水浴鍋），溫度計；

（3）根據信息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。根據右上圖所示的NaClO₂的溶解度曲線，隨著溫度升高溶解度增大，因此請補充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂的操作步驟為蒸發結晶和趁熱過濾。

（4）根據氧化還原反應過程中電子轉移守恒，反應整個過程中氯元素最終為－1價，所以FeSO₄所失去的電子數相等，消耗的FeSO₄的量也相等。

（5）判斷滴定終點的現象為滴定終點時，I₂完全反應，溶液由藍色變為無色，故答案為：藍色變為無色且半分鐘不變化；

（6）設原ClO₂溶液的濃度為x，

考點：本題考查了實驗方案的設計，同時考查學生分析問題、解決問題的能力，明確物質的性質是解本題關鍵，難度較大。