Question

Ⅰ．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(yè)上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應制得．某學生擬用如圖所示裝置模擬工業(yè)制取并收集ClO₂．
（1）A必須添加溫度控制裝置，除酒精燈、溫度計外，還需要的玻璃儀器有

 

．
（2）反應后在裝置C中可得NaClO₂溶液．已知在溫度低于38℃時NaClO₂飽和溶液中析出晶體是NaClO₂?3H₂O，在溫度高于38℃時析出晶體是NaClO₂．根據(jù)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蒸發(fā)結晶；②

 

；③洗滌；④干燥．
（3）ClO₂很不穩(wěn)定，需隨用隨制，用水吸收得到ClO₂溶液．為測定所得溶液中ClO₂的濃度，進行了下列實驗：
①準確量取ClO₂溶液V₁ mL加入到錐形瓶中，加適量蒸餾水稀釋，調節(jié)試樣的pH≤2.0．
②加入足量的KI晶體，靜置片刻．此時發(fā)生反應的離子方程式為：

 

；
③加入淀粉指示劑，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，至終點時消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL．則原ClO₂溶液的濃度為

 

mol/L（用含字母的代數(shù)式表示）．（已知2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）
Ⅱ．將由Na⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、SO₄^2-、Cl^-組合形成的三種強電解質溶液，分別裝入如圖裝置中的甲、乙、丙三個燒杯中進行電解，電極均為石墨電極．

接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質量增加．常溫下各燒杯中溶液pH與電解時間t的關系如圖（忽略因氣體溶解帶來的影響）．據(jù)此回答下列問題：
（1）寫出乙燒杯中發(fā)生反應的化學方程式

 

；
（2）電極f上發(fā)生的電極反應為

 

；
（3）若經(jīng)過一段時間后，測得乙燒杯中c電極質量增加了8g，要使丙燒杯中溶液恢復到原來的狀態(tài)，應進行的操作是

 

．

Answer 1

考點：氯、溴、碘及其化合物的綜合應用,電解原理

專題：電化學專題,鹵族元素

分析：（1）根據(jù)反應需要的溫度介于60～100℃之間的要采用水浴加熱；
（2）從溶液中制取溶質，一般采用蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，根據(jù)題意溫度高于38℃時析出晶體是NaClO₂來確定過濾的溫度；
（3）②二氧化氯具有氧化性，可以將碘離子氧化為碘單質，據(jù)此書寫方程式；
③根據(jù)關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算c（ClO₂）；
Ⅱ、乙中c電極質量增加，說明c屬于陰極，所以d是陽極，則M是負極，N是正極，f是陽極，e是陰極，b是陽極，a是陰極，根據(jù)電解后溶液pH的變化可知甲中的電解質是NaCl，乙中的電解質是CuSO₄，丙中的電解質是Na₂SO₄，根據(jù)電解池的工作原理以及電子守恒來書寫電解方程式并進行計算即可．

解答： 解：I．（1）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時的反應來制取目標產(chǎn)物，需要的溫度介于60～100℃之間的要采用水浴加熱，所以還缺少盛水的裝置：燒杯，
故答案為：燒杯； 
（2）從溶液中制取溶質，一般采用蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，并且只有溫度高于38℃時析出晶體才是NaClO₂，所以要趁熱過濾，故答案為：趁熱過濾；
（3）②二氧化氯具有氧化性，可以將碘離子氧化為碘單質，2ClO₂+8H⁺+10I^-═2Cl^-+5I₂+4H₂O，故答案為：2ClO₂+8H⁺+10I^-═2Cl^-+5I₂+4H₂O；
③設原ClO₂溶液的濃度為x，
2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃
2           10
10^-3×xV₁    10^-3×cV₂
解得x=

cV2

5V1

，故答案為：

cV2

5V1

；
Ⅱ．乙中c電極質量增加，說明c屬于陰極，所以d是陽極，則M是負極，N是正極，f是陽極，e是陰極，b是陽極，a是陰極，根據(jù)電解后溶液pH的變化可知甲中的電解質是NaCl，乙中的電解質是CuSO₄，丙中的電解質是Na₂SO₄，
（1）乙燒杯為電解硫酸銅溶液，反應的總反應式為2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；       
（2）丙為電解硫酸鈉溶液，f為陽極，電極f上發(fā)生的電極反應為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）c電極質量增加了8g，為Cu，n（Cu）=

8g

64g/mol

=0.125mol，轉移0.25mol電子，丙中發(fā)生2H₂O

通電  .

O₂↑+2H₂↑，轉移0.25mol電子應消耗0.125mol水，質量為0.125mol×18g/mol=2.25g，應加入2.25g水可恢復到原來的濃度，
故答案為：向丙燒杯中加入2.25g水．

點評：本題是一道綜合知識的考查題，涉及物質的制備實驗，電解池的工作原理等方面知識，綜合性強，難度大．