Question

二氧化氯（ClO₂）是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂，是一种黄绿色的气体，易溶于水。实验室可用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料来制备ClO₂，其流程如下：

（1）写出电解时发生反应的化学方程式：                            。

（2）除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是        。（填字母）

A．饱和食盐水    B．碱石灰    C．浓硫酸    D．水

（3）测定ClO₂（如图）的过程如下：在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；将生成的ClO₂气体通过导管在锥形瓶中被吸收；将玻璃封管中的水封液倒入锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液，用cmol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定(I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－)，共用去VmL硫代硫酸钠溶液。

①装置中玻璃液封管的作用是                       ；                    。

②请写出上述二氧化氯气体与碘化钾溶液反应的离子方程式    　              。

③滴定终点的现象是：                                                    。

④测得通入ClO₂的质量m(ClO₂)=                   。（用含c、V的代数式表示）（已知：ClO₂的相对分子质量为67.5）

（4）设计实验来确定溶液X的成分，请补充完成实验步骤和现象。

实验步骤	实验现象	实验结论
①		溶液X中含有Na+
②		溶液X中含有Cl－

 

 

Answer 1

【答案】

（16分）

（1）NH₄Cl+2HCl3H₂↑+NCl₃（2分，配平、条件、状态不全扣1分）   

（2）C（1分）

（3）①吸收残余的二氧化氯气体；使锥形瓶内外压强相等（各1分，共2分）

②2ClO₂+10I^－+8H⁺=4H₂O+5I₂+2Cl^－（2分，配平错扣1分）

③最后一滴滴下时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原（2分）

④1.35cV×10^—2g(2分，单位无写扣1分)

（4）

实验步骤	实验现象	实验结论
①用铁丝蘸取溶液X，在酒精灯火焰上灼烧（1分）	火焰呈黄色（1分）	溶液X中含有Na+
②取少量溶液X，加入足量稀HNO­­­­­­­­3­­（1分），再滴加少量 AgNO3溶液（1分）	出现白色沉淀（1分）	溶液X中含有Cl－

【解析】

试题分析：（1）观察生产流程图可得，电解步骤的反应物是NH₄Cl、HCl，生成物是NCl₃、H₂，根据化合价升降法、原子守恒可得：NH₄Cl+2HClNCl₃+3H₂↑；（2）氨气易溶于水，二氧化氯也易溶于水，则饱和食盐水不仅能除去氨气，也能除去二氧化氯，故AD均错；碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙，氨气与氢氧化钠和氧化钙均不反应，但是二氧化氯与碱石灰能反应，故B错；氨气与浓硫酸能反应，生成硫酸铵或硫酸氢铵，而二氧化氯不能与浓硫酸反应，故C正确；（3）①二氧化氯具有强氧化性，可以将KI氧化为I₂，玻璃液封管可以吸收残余的二氧化氯气体、使锥形瓶内外压强相等，因为二氧化氯易溶于水，平衡锥形瓶内气压才能使二氧化氯气体顺利通入；②由于二氧化氯、氯气都能将KI氧化为I₂，自身被还原为氯离子，根据化合价升降法、电荷、原子守恒原理可得，2ClO₂+10I^—+8H⁺=2Cl^—+5I₂+4H₂O；③滴定前锥形瓶的溶液中含有I₂和淀粉，淀粉遇碘单质变蓝，当最后一滴滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复为蓝色，即达到滴定终点；④先由c•V=n求得硫代硫酸钠或硫代硫酸根离子的物质的量为c×V×10^—3mol，再由I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－中I₂与S₂O₃^2－的物质的量之比等于系数之比可求I₂的物质的量为c×V×10^—3mol×1/2，然后由2ClO₂+10I^—+8H⁺=2Cl^—+5I₂+4H₂O中ClO₂与I₂的物质的量之比等于系数之比可求ClO₂的物质的量为c×V×10^—3mol×1/2×2/5，最后由nM=m可求二氧化氯的质量为c×V×10^—3mol×1/2×2/5×67.5g/mol=1.35cV×10^—2g；（4）NaClO₂与NCl₃、H₂O发生反应，根据化合价升降法、原子守恒配平可得，6NaClO₂+NCl₃+3H₂O=6ClO₂↑+NH₃↑+X，根据钠、氯、氢原子个数守恒可得X为3NaCl、3NaOH；检验X溶液含有钠离子时，用铁丝蘸取溶液X，在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色；检验X溶液含有氯离子时，必须先排除氢氧根离子对氯离子检验的干扰，即取少量溶液X，加入足量稀HNO­_­­­­­­­₃­­，再滴加少量AgNO₃溶液，出现白色沉淀，说明X溶液中含有Cl^－。

考点：考查探究实验，涉及电解氯化铵和盐酸的化学方程式、除杂试剂的选择、解释创新装置的作用、离子方程式、氧化还原反应、滴定终点的现象、物质的量浓度、标准溶液的体积、物质的量及其在离子方程式中的应用、设计实验方案检验X溶液中钠离子的存在、设计实验方案检验X溶液中氯离子的存在等。