Question

【题目】二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为11℃，可用于处理含硫废水。某小组在实验室中探究ClO2与Na2S的反应。回答下列问题:

（1）ClO2的制备:

已知:SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4

①装置A中反应的化学方程式为__________。

②欲收集ClO2，选择上图中的装置，其连接顺序为a→__________(按气流方向，用小写字母表示)。

③装置D的作用是___________________。

（2）C1O2与Na2S的反应

将上述收集到的ClO2用N2稀释以增强其稳定性，并将适量的稀释后的ClO2通入上图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液。一段时间后，通过下列实验探究I中反应的产物。

操作步骤	实验现象	结论
取少量I中溶液于试管甲中，滴加品红溶液和盐酸。	品红始终不褪色	①无_________生成
另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振荡	②____________	有SO42-生成
③继续在试管乙中滴加Ba(OH)2溶液至过量，静置，取上层清液于试管丙中，_______。	有白色沉淀生成	有Cl-生成

④ClO2与Na2S的反应的离子方程式为______________，用于处理含硫废水时，ClO2相对于Cl2的优点是_________________(任写一条)。

Answer 1

【答案】 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O g→h→b→c→e→f→d 冷凝并收集ClO2 SO2 有白色沉淀 加入足量稀硝酸酸化的AgNO3溶液 8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+ ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根稳定；ClO2在水中的溶解度大；剩余的ClO2不会产生二次污染，均被还原为Cl -时，二氧化氯得到的电子数是氯气的2.5 倍

【解析】试题分析：（1）①A装置中铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；②为防止倒吸，A中生成的二氧化硫通过E再与NaClO3、H2SO4发生反应生成二氧化氯；二氧化氯的沸点较低，可以用冰水冷凝收集，最后用氢氧化钠溶液进行尾气处理。③二氧化氯的沸点较低，可以用冰水冷凝并收集。（2）①品红始终不褪色说明没有SO2生成；②根据结论有SO42-生成，可知反应生成硫酸钡沉淀；③根据结论有Cl-生成，可知加入的试剂是硝酸银溶液；④ClO2与Na2S反应生成SO42-和Cl-；根据反应方程式分析优点。

解析：（1）①A装置中铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应方程式是Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O；②为防止倒吸，A中生成的二氧化硫通过E再与NaClO3、H2SO4发生反应生成二氧化氯；二氧化氯的沸点较低，可以用冰水冷凝收集，最后用氢氧化钠溶液进行尾气处理，所以仪器的连接顺序是g→h→b→c→e→f→d。③二氧化氯的沸点较低，用冰水可以冷凝二氧化氯，所以D装置的作用是冷凝并收集ClO2。（2）①品红始终不褪色说明没有SO2生成；②根据结论有SO42-生成，可知反应生成硫酸钡，现象是有白色沉淀生成；③根据结论有Cl-生成，硝酸银和氯离子生成氯化银沉淀，可知加入的试剂是硝酸酸化的硝酸银溶液；④ClO2与Na2S反应生成SO42-和Cl-，反应方程式是8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2相对于Cl2的优点是：ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根稳定；ClO2在水中的溶解度大；剩余的ClO2不会产生二次污染，均被还原为Cl-时，二氧化氯得到的电子数是氯气的2.5倍。