Question

【題目】二氧化氯(ClO2)是國(guó)際上公認(rèn)的安全、無(wú)毒的綠色消毒劑。常溫下二氧化氯為黃綠色氣體，其熔點(diǎn)為－59.5℃，沸點(diǎn)為11.0℃，極易溶于水，不與水反應(yīng)。若溫度過(guò)高，二氧化氯的水溶液可能會(huì)發(fā)生爆炸。某研究性學(xué)習(xí)小組擬用如下圖所示裝置制取并收集ClO2(加熱和夾持裝置均省略)。

（1）在圓底燒瓶中先放入一定量的KClO3和草酸H2C2O4)，然后再加入足量的稀硫酸，在60~80℃之間反應(yīng)生成ClO2、CO2和一種硫酸鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

（2）裝置A中使用溫度計(jì)的目的是____。反應(yīng)開(kāi)始后，可以觀察到圓底燒瓶?jī)?nèi)的現(xiàn)象是_____。

（3）裝置B的作用是________。

（4）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝置D中的溶液里除生成Na2CO3外，還生成物質(zhì)的量之比為1︰1的另外兩種鹽，一種為NaClO3，另一種為_______。

（5）ClO2很不穩(wěn)定，需隨用隨制，產(chǎn)物用水吸收得到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：量取ClO2溶液20mL，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，振蕩后，靜置片刻；

步驟3：加入指示劑X，用 cmol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液V2mL。

已知：2ClO2+8H++10I－==5I2+2C1－+4H2O 2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI

請(qǐng)回答：

①配制100mL步驟3中所需的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，用到的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管外，還需要_______。(填儀器名稱)

②步驟3中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_______。

③原ClO2溶液的濃度為_______g·L－1(用含字母的代數(shù)式表示)

Answer 1

【答案】2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O 控制溫度，防止溫度過(guò)高引起爆炸 溶液中有氣泡逸出，圓底燒瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生黃綠色氣體 冷凝并收集C1O2 NaClO2 100mL容量瓶 滴入最后一滴Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)

【解析】

裝置A中KClO3和草酸在硫酸作用下反應(yīng)制備ClO2，由于二氧化氯熔沸點(diǎn)較低，裝置B用于冷凝并收集C1O2，裝置C的 作用是做安全瓶防止倒吸，裝置D中的NaOH溶液的作用是吸收尾氣中的ClO2，防止污染環(huán)境。

（1）由草酸、氯酸鉀和硫酸在60℃～80℃之間生成ClO2、CO2和一種硫酸鉀可知，反應(yīng)中草酸做還原劑被氧化生成二氧化碳，氯酸鉀做氧化劑被還原生成二氧化氯，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O，故答案為：2KClO3+

H2C2O4+H2SO42ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O；

（2）常溫下二氧化氯為黃綠色氣體，溫度過(guò)高，二氧化氯的水溶液可能爆炸，則圓底燒瓶中可以觀察到有氣泡逸出，并產(chǎn)生黃綠色氣體，溫度計(jì)的作用是控制溫度，防止溫度過(guò)高引起爆炸，故答案為：控制溫度，防止溫度過(guò)高引起爆炸；溶液中有氣泡逸出，圓底燒瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生黃綠色氣體；

（3）二氧化氯熔沸點(diǎn)較低，應(yīng)該在冰水中冷凝并收集，故答案為：冷凝并收集ClO2；

（4）裝置D中的NaOH溶液的作用是吸收尾氣中的ClO2，反應(yīng)除生成Na2CO3外，生成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為NaClO3，由得失電子數(shù)目守恒可知，另一種離子中Cl元素化合價(jià)降低，應(yīng)為NaClO2，故答案為：NaClO2；

（5）①配制100mL Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，用到的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：100mL容量瓶；

②由題意可知步驟3中加入的指示劑為淀粉溶液，溶液變藍(lán)色，當(dāng)Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液與I2完全反應(yīng)時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)，故答案為：滴入最后一滴Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)；

③由題給離子方程式可得到關(guān)系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，設(shè)原ClO2溶液的濃度為x，2:10=（x×V1×10-3L×0.1）：（cmol·L－1×V2×10-3L），解得x=mol/L=g/L，故答案為：。