Question

15．ClO₂是一种安全、高效、强力杀菌剂，其性质如表：

色态		溶于碱	常温常压	超过1Kpa、受热或遇光
常温气体	-59-11℃ 红黄色液体	生成亚氯酸盐和氯酸盐	不稳定	爆炸

回答下列问题：
（1）由表可以看出：保存液态ClO₂的条件是密封、低温避光；
（2）工业用潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制取ClO₂．某研究小组设计如图1所示实验装置（略去部分装置）制备ClO₂．

①在烧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，加热．反应后产物中有ClO₂、CO₂和一种酸式盐，该酸式盐的化学式为KHSO₄．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1．
②该实验采取的加热方式是水浴加热，图示装置中除酒精灯、烧杯外，还缺少的一种必须的玻璃仪器是温度计．
③A装置用于吸收产生的二氧化氯，其中最好盛放b．（填标号）
a.60℃的温水     b．冰水      c．饱和食盐水
④B装置中发生反应的离子方程式为2ClO₂+2OH^-=ClO₃^-+ClO₂^-+H₂O．
⑤将二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中．设计实验证明：溶液含SO₄^2-：取少量所得溶液于试管中，加入少量用稀硝酸酸化过的氯化钡溶液，出现白色沉淀．
（3）为测定A溶液中ClO₂的含量．量取ClO₂溶液10m L，稀释成100m L试样．量取10mL试样进行了如图2实验：（已知：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）
①步骤Ⅰ加足量的KI晶体，摇匀，需在暗处静置30min．若不“在暗处静置30min”，立即进行步骤Ⅱ，则消耗Na₂S₂O₃的体积将偏小．（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
②若恰好消耗c mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液的体积为VmL，则原ClO₂溶液的浓度为13.5cVg•L^-1（用含字母的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）二氧化氯的熔点较低、易挥发，遇光易爆炸；
（2）①KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性条件下反应生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，反应方程式为2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O；
②控制反应温度60℃，采取水浴加热，需要用温度计控制温度；
③CO₂在较高温度下发生爆炸、且熔点低，应用冷水吸收；
④B为尾气处理，用碱液吸收，反应生成亚氯酸盐和氯酸盐；
⑤取少量所得溶液于试管中，加入少量用稀硝酸酸化过的氯化钡溶液；
（3）①在暗处静置是为了使ClO₂与KI充分反应，防止ClO₂分解，若不静置，ClO₂反应不完全；
②ClO₂溶液与碘化钾反应的离子方程式：2ClO₂+10I^-+8H⁺=5I₂+2Cl^-+4H₂O，由I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，可得ClO₂～5S₂O₃^2-，据此计算．

解答 解：（1）二氧化氯的熔点较低、易挥发，遇光易爆炸，保存液态ClO₂的条件是密封、低温避光，
故答案为：低温避光；
（2）①KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性条件下反应生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，反应方程式为：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O，KClO₃是氧化剂，H₂C₂O₄是还原剂，二者物质的量之比为2：1，
故答案为：KHSO₄；2：1；
②控制反应温度60℃，温度低于100℃采取水浴加热，应用温度计控制温度，
故答案为：水浴加热；温度计；
③CO₂在较高温度下发生爆炸、且熔点低，应用冷水吸收，
故选：b；
④B为尾气处理，用碱液吸收，反应生成亚氯酸盐和氯酸盐，反应离子方程式为：2ClO₂+2OH^-=ClO₃^-+ClO₂^-+H₂O，
故答案为：2ClO₂+2OH^-=ClO₃^-+ClO₂^-+H₂O；
⑤设计实验证明溶液含SO₄^2-：取少量所得溶液于试管中，加入少量用稀硝酸酸化过的氯化钡溶液，出现白色沉淀，
故答案为：取少量所得溶液于试管中，加入少量用稀硝酸酸化过的氯化钡溶液，出现白色沉淀；
（3）①在暗处静置是为了使ClO₂与KI充分反应，防止ClO₂分解，若不静置，ClO₂反应不完全，生成的碘偏小，故测得的结果就偏小，故答案为：偏小；
②ClO₂溶液与碘化钾反应的离子方程式：2ClO₂+10I^-+8H⁺=5I₂+2Cl^-+4H₂O，由I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，可得ClO₂～5S₂O₃^2-，设原ClO₂溶液物质的量浓度为x mol/L，则：
x mol/L×0.01L×$\frac{10mL}{100mL}$=V×10^-3L×cmol/mol×$\frac{1}{5}$，
解得x=0.2cV，
则原ClO₂溶液的浓度为0.2cV mol/L×67.5g/mol=13.5cV g/L，
故答案为：13.5cV．

点评 本题考查物质实验制备方案、对题目信息的迁移应用、物质的分离提纯、滴定应用等，理解原理是解题的关键，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，难度较大．