Question

8．ClO₂是一種高效水處理劑，某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示裝置制取并收集ClO₂．已知：

信息	內(nèi)容
①	ClO2為黃綠色氣體，極易溶于水，熔點(diǎn)為-59℃，沸點(diǎn)為11℃，具有強(qiáng)氧化性
②	ClO2易爆炸，若用惰性氣體等稀釋，則爆炸的可能性大降低
③	HClO4、HClO2均是強(qiáng)酸，HClO4為無(wú)色透明液體，沸點(diǎn)為90℃；HClO2很不穩(wěn)定，容易分解

（1）儀器a名稱是圓底燒瓶．裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O．用H₂C₂O₄、稀硫酸和KClO₃制備ClO₂的最大優(yōu)點(diǎn)是二氧化氯被二氧化碳稀釋，可防止二氧化氯爆炸．
（2）裝置C的作用是防止倒吸，裝置B中用冰水浴的目的是冷凝并分離出二氧化氯．
（3）工業(yè)上生產(chǎn)HClO₄和NaClO₂的工藝流程如圖所示．

①操作2的名稱是蒸餾；
②設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)證明HClO₂為弱酸：在常溫下測(cè)定NaClO₂溶液的PH值，若PH值大于7，則為HClO₂弱酸．
（4）ClO₂很不穩(wěn)定，需用隨制，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)行下列實(shí)驗(yàn)：
步驟1：準(zhǔn)確量取V₁ mLClO₂溶液于錐形瓶中．
步驟2：用稀硫酸調(diào)節(jié)ClO₂溶液的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻．
步驟3：加入指示劑，用c mol•L^-1•的Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
實(shí)驗(yàn)中加入的指示劑是淀粉溶液，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且保持30s不變．
原溶液中ClO₂的含量為$\frac{13.5cV{\;}_{2}}{V{\;}_{1}}$g/L（用含字母的代數(shù)式表示）g•L^-1．（已知：2ClO₂+8H⁺+10I^-═2Cl^-+5I₂+4H₂，2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₂O₃^2-）

Answer 1

分析 根據(jù)裝置圖可知，該 實(shí)驗(yàn)用草酸在酸性條件下還原氯酸鉀制二氧化氯，裝置B有冰水冷卻產(chǎn)生的二氧化氯并收集，實(shí)驗(yàn)中尾氣中含有二氧化氯等氣體會(huì)污染空氣，所以用氫氧化鈉進(jìn)行尾氣吸收，由于ClO₂極易溶于水，所以要用裝置C防止氫氧化鈉溶液倒吸，
（1）根據(jù)裝置圖可知儀器名稱，用草酸在酸性條件下還原氯酸鉀制二氧化氯，可得到二氧化氯和二氧化碳的混合氣體，二氧化氯被稀釋，可防止二氧化氯爆炸；
（2）根據(jù)上面的分析可知，裝置C可以防止倒吸，裝置B冷凝并分離出二氧化氯；
（3）由流程圖可知，反應(yīng)器中濃硫酸與氯酸鈉反應(yīng)生成ClO₂、HClO₄、硫酸氫鈉，ClO₂再經(jīng)過(guò)反應(yīng)可生成NaClO₂，
①操作2為從溶液中獲得HClO₄為無(wú)色透明液體，即分離兩種熔點(diǎn)不同的液體，可以用蒸餾的方法；
②根據(jù)鹽類水解的原理，測(cè)定NaClO₂溶液的PH值，可判斷HClO₂是否為強(qiáng)酸；
（4）用Na₂S₂O₃溶液滴定I₂，滴定終點(diǎn)時(shí)，I₂完全反應(yīng)，可以用淀粉溶液作指示劑，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色；根據(jù)元素守恒結(jié)合反應(yīng)得到關(guān)系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計(jì)算c（ClO₂）．

解答 解：根據(jù)裝置圖可知，該 實(shí)驗(yàn)用草酸在酸性條件下還原氯酸鉀制二氧化氯，裝置B有冰水冷卻產(chǎn)生的二氧化氯并收集，實(shí)驗(yàn)中尾氣中含有二氧化氯等氣體會(huì)污染空氣，所以用氫氧化鈉進(jìn)行尾氣吸收，由于ClO₂極易溶于水，所以要用裝置C防止氫氧化鈉溶液倒吸，
（1）根據(jù)裝置圖可知a儀器名稱為圓底燒瓶，用草酸在酸性條件下還原氯酸鉀制二氧化氯，反應(yīng)的方程式為2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O，可得到二氧化氯和二氧化碳的混合氣體，該反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是二氧化氯被二氧化碳稀釋，可防止二氧化氯爆炸，
故答案為：圓底燒瓶；2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；二氧化氯被二氧化碳稀釋，可防止二氧化氯爆炸；
（2）根據(jù)上面的分析可知，裝置C可以防止倒吸，裝置B用冰水浴可以冷凝并分離出二氧化氯，
故答案為：防止倒吸；冷凝并分離出二氧化氯；
（3）由流程圖可知，反應(yīng)器中濃硫酸與氯酸鈉反應(yīng)生成ClO₂、HClO₄、硫酸氫鈉，ClO₂再經(jīng)過(guò)反應(yīng)可生成NaClO₂，
①操作2為從溶液中獲得HClO₄為無(wú)色透明液體，即分離兩種熔點(diǎn)不同的液體，可以用蒸餾的方法，
故答案為：蒸餾；
②證明HClO₂為弱酸的方法是，在常溫下測(cè)定NaClO₂溶液的PH值，若PH值大于7，則為HClO₂弱酸，
故答案為：在常溫下測(cè)定NaClO₂溶液的PH值，若PH值大于7，則為HClO₂弱酸；
（4）用Na₂S₂O₃溶液滴定I₂，滴定終點(diǎn)時(shí)，I₂完全反應(yīng)，可以用淀粉溶液作指示劑，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且保持30s不變，由反應(yīng)可得關(guān)系式：2ClO₂～5I₂～10S₂O₃^2-，可知V₁mL×c（ClO₂）：V₂mL×c（Na₂S₂O₃）=2：10，則V₁mL×c（ClO₂）：V₂mL×c mol．L^-1，故c（ClO₂）=$\frac{cV{\;}_{2}}{5V{\;}_{1}}$mol/L，則其含量為 $\frac{cV{\;}_{2}}{5V{\;}_{1}}$mol/L×67.5g/mol=$\frac{13.5cV{\;}_{2}}{V{\;}_{1}}$g/L，
故答案為：淀粉溶液；溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且保持30s不變；$\frac{13.5cV{\;}_{2}}{V{\;}_{1}}$g/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)與工藝流程，注意對(duì)題目信息的應(yīng)用，較好的考查學(xué)生獲取信息的能力與知識(shí)遷移運(yùn)用，難度中等．