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．ClO₂可以看做是亞氯酸（HClO₂）和氯酸（HClO₃）的混合酸酐．工業上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應制得．某學生擬用下圖所示裝置模擬工業制取及收集ClO₂．（夾持儀器已省略）．回答問題：
（1）B必須添加溫度控制裝置，應補充的裝置是

 

；A也必須添加溫度控制裝置，除酒精燈外，還需要的儀器是

 

（不須填夾持儀器）．
（2）C中試劑為

 

．C裝置有缺陷需改進，改進方法為

 

．
（3）A中反應產物有某種鹽、ClO₂和CO₂等，寫出相關化學方程式

 

．
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，進行下列實驗：準確量取ClO₂溶液10mL，稀釋成100mL試樣；量取V₁ mL試樣加入到錐形瓶中，調節試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；加入淀粉指示劑，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，反應原理：2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
（4）滴定過程中至少須進行兩次平行測定的原因是

 

．
（5）到達滴定終點時指示劑的顏色變化為

 

．
（6）原ClO₂溶液的濃度為

 

 g/L（用含字母的代數式表示）．

Answer 1

分析：（1）測量溫度的儀器是溫度計，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；
（2）C裝置是尾氣處理裝置，可用NaOH吸收尾氣，尾氣吸收時裝置不能用橡皮塞，防止壓強過大；
（3）根據反應物、產物和反應條件寫出反應方程式；
（4）多次實驗可以減少誤差；
（5）滴定終點時，I₂完全反應，溶液由藍色變為無色；
（6）根據關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算c（ClO₂）．

解答：解：（1）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；
（2）C裝置是尾氣處理裝置，可用NaOH吸收尾氣，尾氣吸收時裝置不能用橡皮塞，防止壓強過大，應將裝置與大氣連通，故答案為：NaOH（溶液）；將裝置與大氣連通；
（3）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，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；
（4）為減少實驗誤差，應采用多次實驗的方法，取平均值，故答案為：減少偶然誤差；
（5）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；
（6）設原ClO₂溶液的濃度為x，
2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃
2mol            10mol

10-2x×V1×10-3

10-1

mol 1×10^-3cV₂mol
x=

2cV2

V1

mol/L=

135CV2

V1

g/L，
故答案為：

135CV2

V1

．

點評：本題考查實驗方案的設計，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．