Question

【題目】由于氯氣會(huì)與自來(lái)水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，生成對(duì)人體有害的物質(zhì)，人們嘗試研究并使用新的自來(lái)水消毒劑，如ClO2氣體就是一種新型高效含氯消毒劑。某興趣小組通過(guò)下圖所示裝置(夾持裝置略)對(duì)其進(jìn)行制備、收集、吸收并制取 NaClO2。

(1)圖中裝置有一明顯錯(cuò)誤，請(qǐng)指出并糾正：___________。

(2)打開(kāi)B的活塞，A中有ClO2生成，寫出其反應(yīng)的離子方程式：___________。

(3)D中吸收ClO2后生成NaClO2和 NaHCO3，寫出D中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：___________。

(4)E中溶液出現(xiàn)黃色能否說(shuō)明ClO2未被H2O2和Na2CO3的混合溶液充分吸收，判斷并說(shuō)明理由：___________。

(5)另一種制備ClO2的方法是用NaClO3與鹽酸反應(yīng)，同時(shí)有Cl2生成，產(chǎn)物中Cl2體積約占1/3。則每生成0.5 mol ClO2，轉(zhuǎn)移___________mol e－。

Answer 1

【答案】C裝置中導(dǎo)氣管應(yīng)該長(zhǎng)進(jìn)短出 SO32-+ 2H++2ClO3-=2ClO2↑+ H2O+SO42- 2CO32-+ 2H2O2+2ClO2=2ClO2-+ O2+2HCO3- 不能。因?yàn)?/span>D裝置中有O2產(chǎn)生，O2也可能將I-氧化為I2 0.5

【解析】

本實(shí)驗(yàn)的目的是由稀硫酸、NaClO3和Na2SO3制備、收集ClO2氣體，并吸收ClO2制取NaClO2。而ClO2的相對(duì)分子質(zhì)量比空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量（29）大，所以ClO2的密度比空氣大，應(yīng)用向上排空氣法收集ClO2。用H2O2和Na2CO3溶液吸收ClO2，分析氯元素化合價(jià)可知ClO2作氧化劑，而Na2CO3一般不具有還原性，推測(cè)H2O2作還原劑， I-具有較強(qiáng)的還原性，能被ClO2、O2氧化I2，運(yùn)用電子得失守恒、元素守恒來(lái)配平反應(yīng)方程式。據(jù)此分析解答。

(1)ClO2氣體的密度比空氣大，應(yīng)該選用向上排空氣法收集，裝置C中進(jìn)氣導(dǎo)管口應(yīng)接近集氣瓶底部，出氣導(dǎo)管口應(yīng)與瓶塞平齊，所以圖中裝置C中導(dǎo)氣管應(yīng)該“長(zhǎng)進(jìn)短出”。

(2)依題意，稀硫酸、NaClO3和Na2SO3混合能產(chǎn)生ClO2，氯元素化合價(jià)由+5價(jià)降低到+4價(jià)，表明ClO3-表現(xiàn)氧化性，而SO32-具有較強(qiáng)的還原性，所以其離子方程式為SO32-+ 2H++2ClO3-=2ClO2↑+ H2O+SO42-。

(3)由題意知ClO2與H2O2、Na2CO3接觸生成NaClO2和 NaHCO3，氯元素化合價(jià)由ClO2的+4價(jià)變化到NaClO2的+3價(jià)，ClO2作氧化劑，碳元素化合價(jià)沒(méi)變，只能是H2O2中的-1價(jià)氧被氧化為O2，H2O2作還原劑，所以D中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CO32-+ 2H2O2+2ClO2=2ClO2-+ O2↑+2HCO3-。

(4)KI溶液變黃說(shuō)明有I2生成，即I-被氧化成I2，除ClO2能氧化I-外，混合氣體中的O2也能氧化I-，所以E中溶液出現(xiàn)黃色不能說(shuō)明ClO2未被H2O2和Na2CO3的混合溶液充分吸收，因?yàn)?/span>D裝置中有O2產(chǎn)生，O2也可能將I-氧化為I2。

(5) NaClO3與鹽酸反應(yīng)有ClO2和Cl2生成，根據(jù)“互不交叉原理”，NaClO3轉(zhuǎn)化為ClO2，HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，且ClO2與Cl2化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為2:1，其反應(yīng)方程式及轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O~轉(zhuǎn)移電子2e-。根據(jù)方程式計(jì)量關(guān)系可知每0.5molClO2生成時(shí)轉(zhuǎn)移0.5mole-。