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+NaClO3+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4

①装置A中反应的化学方程式为________________。

②欲收集干燥的ClO2，选择上图中的装置，其连接顺序为A→_______、_______、_______→C（按气流方向）。

③装置D的作用是_______________。

（2）ClO2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内_________	有白色沉淀生成	有Cl生成

④ClO2与Na2S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 E B D 冷凝并收集ClO2 SO2(或HSO3或SO32) 溶液中有白色沉淀生成 加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液 8ClO2＋5S2－＋4H2O=8Cl－＋5SO42－＋8H＋ ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍（写一条即可）

【解析】

（1）ClO2的制备：装置A中又Cu与浓硫酸发生反应制备二氧化硫气体，在装置B中发生生成二氧化氯的反应，为防止倒吸，A与B之间连接装置E，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，最后用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，据此分析解答；

（2）根据实验可知ClO2与Na2S反应有氯离子、硫酸根离子的生成；ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍。

（1）①装置A中反应Cu与浓硫酸制备二氧化硫，化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；

②二氧化硫从a进入装置B中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a→g→h，为反应充分，故再连接B装置中的b，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接e，最后用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，连接顺序为：a→gh→bc→ef→d；

③装置D的作用为冷凝并收集ClO2；

（2）将适量的稀释后的ClO2通入如图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液，

①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，说明溶液中无SO2(或HSO3或SO32)生成；

故答案为：SO2(或HSO3或SO32)；

②另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振荡，有SO42生成，硫酸根与钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀；

故答案为：溶液中有白色沉淀生成；

③结论为有Cl生成，现象为有白色沉淀生成，氯化银为不溶于酸的白色沉淀，检验氯离子，故操作为：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内加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液；

故答案为：加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液；

④由上述分析可知ClO2与Na2S反应有氯离子、硫酸根离子的生成，故发生的离子方程式为：8ClO2＋5S2－＋4H2O=8Cl－＋5SO42－＋8H＋；用于处理含硫废水时，ClO2相对于Cl2的优点有：ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍；

故答案为：8ClO2＋5S2－＋4H2O=8Cl－＋5SO42－＋8H＋；ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍。