Question

7．二氧化氯（ClO₂）是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點(diǎn)為-59℃，沸點(diǎn)為11.0℃，易溶于水．工業(yè)上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時(shí)反應(yīng)制得．某學(xué)生擬用如圖所示裝置模擬工業(yè)制取并收集ClO₂．

（1）A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2KClO₃+H₂C₂O_{4$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$} K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O．
（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溫度計(jì)、燒杯；
（3）反應(yīng)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(shí)析出晶體是NaClO₂•3H₂O，在溫度高于38℃時(shí)析出晶體是NaClO₂．根據(jù)上圖所示的NaClO₂的溶解度曲線，請(qǐng)補(bǔ)充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的操作步驟：
①蒸發(fā)濃縮結(jié)晶；②趁熱過濾；③洗滌；④干燥．
（4）ClO₂很不穩(wěn)定，需隨用隨制，用水吸收得到ClO₂溶液．為測(cè)定所得溶液中ClO₂的含量，進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：
步驟1：準(zhǔn)確量取ClO₂溶液10mL，稀釋成100mL試樣；量取V₁mL試樣加入到錐形瓶中；
步驟2：調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；此時(shí)發(fā)生的離子方程式為：2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+5I₂+4H₂O；
步驟3：加入淀粉指示劑，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．則原ClO₂溶液的濃度為$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用含字母的代數(shù)式表示）．（已知2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物、產(chǎn)物和反應(yīng)條件寫出反應(yīng)方程式；
（2）測(cè)量溫度的儀器是溫度計(jì)，水浴加熱需要燒杯；
（3）從溶液中制取溶質(zhì)，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法；
（4）調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；此時(shí)發(fā)生的離子方程式為二氧化氯氧化碘離子為碘單質(zhì)，多次實(shí)驗(yàn)可以減少誤差，根據(jù)關(guān)系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計(jì)算c（ClO₂）．

解答 解：（1）加熱60℃，氯酸鉀和草酸反應(yīng)生成碳酸鉀、二氧化碳、二氧化氯和水，反應(yīng)方程式為：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；
（2）要控制溫度必須使用溫度計(jì)測(cè)量溫度，用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時(shí)反應(yīng)制得二氧化氯，需要水浴加熱，需要的玻璃儀器還有燒杯，
故答案為：溫度計(jì)，燒杯；
（3）從溶液中制取溶質(zhì)，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，應(yīng)趁熱過濾，
故答案為：蒸發(fā)濃縮結(jié)晶；趁熱過濾；
（4）調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；此時(shí)發(fā)生的離子方程式為二氧化氯氧化碘離子為碘單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+5I₂+4H₂O，為減少實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)采用多次實(shí)驗(yàn)的方法，
設(shè)原ClO₂溶液的濃度為x，
      2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃
      2mol          10mol
$\frac{1{0}^{-2}x×{V}_{1}×1{0}^{-3}}{1{0}^{-1}}$   1×10^-3cV₂mol
x=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L，
故答案為：2ClO₂+8H⁺+10I^-=2Cl^-+5I₂+4H₂O，$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，同時(shí)考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難度較大．