Question

【題目】二氧化氯（ClO2）是極易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的黃綠色氣體，沸點(diǎn)為11℃，可用于處理部分含硫廢水。某小組在實(shí)驗(yàn)室中利用下列裝置制備ClO2（此制備方法中經(jīng)空氣稀釋的SO2與ClO2不反應(yīng)）。

回答下列問題：

（1）儀器X的名稱是__________________________。

（2）欲選擇上圖中的裝置收集ClO2，其連接順序?yàn)?/span>a→______（按氣流方向，用小寫字母表示）。

（3）裝置C的作用是_________，裝置E中反應(yīng)的離子方程式為__________________________________。

（4）處理含硫（Na2S）堿性廢水時(shí)，ClO2與Na2S反應(yīng)（S2-被氧化為SO42-）的離子方程式為_________________；處理含硫堿性廢水時(shí)，相同條件下同體積的ClO2相對(duì)于Cl2的優(yōu)點(diǎn)是______________________________。

（5）ClO2很不穩(wěn)定，需現(xiàn)用現(xiàn)配，為測(cè)定所得溶液中ClO2的含量，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：

步驟1：準(zhǔn)確量取V1 mL ClO2溶液加入錐形瓶中。

步驟2：用稀硫酸調(diào)節(jié)ClO2溶液的pH≤2.0，再加入足量KI晶體，靜置片刻。

步驟3：加入指示劑，用c mol·L-1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)，消耗V2 mL Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液。

（已知：2ClO2+8H++10I-===2C1-+5I2+4H2O；2S2O32-+I2===2I-+S4O62-）原溶液中ClO2的含量為____________（用含c、V1、V2的代數(shù)式表示）g·L-1。

Answer 1

【答案】蒸餾燒瓶 d-e-g-h-b-c-f 防倒吸 SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42- 8ClO2-+5S2-+8OH-=8Cl-+5SO42-+4 H2O ClO2得電子數(shù)是Cl2的2.5倍，除硫酸率高

【解析】

(1)根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)和性能確定儀器X的名稱；

(2)ClO2 的制備：裝置A中又Cu與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)制備SO2氣體，在裝置E中反應(yīng)生成二氧化氯，為防止倒吸，A與E之間連接裝置C，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在B中冰水浴收集，最后用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣，據(jù)此分析解答；

(3)SO2氣體在裝置E中反應(yīng)生成二氧化氯較快，為防止倒吸，在A與E之間連接裝置C，SO2和KClO3反應(yīng)時(shí)，KClO3被還原生成ClO2，則SO2被氧化生成SO42-，結(jié)合電子守恒、電荷守恒寫出反應(yīng)的離子方程式；

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知ClO2 與 Na2S 反應(yīng)有氯離子、硫酸根離子的生成；根據(jù)ClO2和Cl2除硫效果分析；

(5)由2ClO2+8H++10I-═2Cl-+5I2+4H2O、2S2O32-+I2═2I-+S4O62-得到關(guān)系式為ClO2～5S2O32-，有n(ClO2)=n(S2O32-)。

(1)儀器X的名稱是蒸餾燒瓶；

(2)二氧化硫從a進(jìn)入裝置E中反應(yīng)，為防止倒吸，應(yīng)在E之前有安全瓶，則a→d→e，為反應(yīng)充分，故連接E裝置中的g，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在B中冰水浴收集，為充分冷卻，便于收集，應(yīng)連接b，最后用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣，連接順序?yàn)椋?/span>d→e→g→h→b→c→f ；

(3)SO2氣體在裝置E中反應(yīng)生成二氧化氯較快，在A與E之間連接裝置C為防止倒吸，SO2還原KClO3生成ClO2，則SO2被氧化生成SO42-，反應(yīng)的離子方程式為
SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42-；

(4)由上述分析可知ClO2 與 Na2S 反應(yīng)有氯離子、硫酸根離子的生成，所以反應(yīng)的離子方程式為：8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2除硫效果徹底，氧化產(chǎn)物硫酸根更穩(wěn)定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會(huì)產(chǎn)生二次污染、相同質(zhì)量的ClO2、Cl2均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍等；

(5)由2ClO2+8H++10I-═2Cl-+5I2+4H2O、2S2O32-+I2═2I-+S4O62-得到關(guān)系式為ClO2～5S2O32-，所以n(ClO2)=n(S2O32-)=×V2×10-3×cmol=2cV2×10-4mol，m(ClO2)=nM=2cV2×10-4mol×67.5g/mol=1.35cV2×10-2g，原溶液中ClO2的含量==g/L。