[题目]二氧化氯(ClO2)被联合国世界卫生组织(WHO)列为AⅠ级高效安全灭菌消毒剂.常温下二氧化氯为黄绿色气体.其熔点为-59.5℃.沸点为11.0℃.能溶于水.不与水反应.温度过高.二氧化氯的水溶液可能爆炸.某研究性学习小组拟用下图所示装置制取并收集ClO2.(1)在圆底烧瓶中先放入一定量的KClO3和草酸(H2C2O4).然后再加入足量的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】二氧化氯（ClO2)被联合国世界卫生组织（WHO)列为AⅠ级高效安全灭菌消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色气体，其熔点为-59.5℃，沸点为11.0℃，能溶于水，不与水反应。温度过高，二氧化氯的水溶液可能爆炸。某研究性学习小组拟用下图所示装置制取并收集ClO2。（加热和夹持装置均省略）

(1)在圆底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，在60℃～80℃之间生成C1O2、CO2和一种硫酸盐，该反应的化学方程式为____________________。

(2)A装置中使用温度计的目的________________。反应开始后，可以观察到圆底烧瓶内的现象是________。

(3)B装置的作用是______________。

(4)D装置中的NaOH溶液吸收尾气中的ClO2，生成物质的量之比为的1：1的两种盐，一种为NaClO2，另一种为________。

(5)ClO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量，进行了下列实验：

步骤1：量取ClO2溶液10.0mL，稀释成100.,0mL试样；量取V1mL试样加入到锥形瓶中；

步骤2：调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，振荡后，静置片刻；

步骤3：加入指示剂X，用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2mL。

(已知：2ClO2+8H++10I-=5I2+2Cl-+4H2O；2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)

指示剂X为________。原ClO2溶液的浓度为_________g·L-1(用含字母的代数式表示)。

(6)有同学认为KC1O3在酸性条件下与草酸反应会生成KCl。请设计实验证明A装置反应后的溶液中是否存在C1-，简要写出所需试剂、实验操作、现象和结论。（已知：AgClO3可溶于水）

_____________________________。

【答案】 2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4K2SO4＋2ClO2↑＋2H2O＋2CO2↑ 控制温度，避免温度过高引起爆炸溶液中有气泡逸出，圆底烧瓶内产生黄绿色气体将C1O2冷凝并收集 NaClO3 淀粉溶液取少量A装置反应后的溶液于试管中，加入足量Ba(NO3)2溶液，充分反应后静置，取上层清液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，观察是否有白色沉淀产生。若有，则存在Cl-；若无，则不存在Cl-

【解析】本题考查实验方案设计与评价，（1）根据题干信息，硫酸盐是K2SO4，KClO3和草酸(H2C2O4)，然后再加入足量的稀硫酸，在60℃～80℃之间生成ClO2、CO2和一种硫酸盐，因此有KClO3＋H2C2O4＋H2SO4→ClO2↑＋CO2↑＋K2SO4＋H2O，KClO3中Cl的化合价由＋5价→＋4价，化合价降低1价，H2C2O4中C由＋3价→＋4价，化合价共升高2价，最小公倍数是2，然后根据原子守恒，配平其他，即2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4 K2SO4＋2ClO2↑＋2H2O＋2CO2↑；（2）温度过高，二氧化氯的水溶液可能爆炸，以及60℃～80℃之间生成ClO2，因此温度计的作用是控制温度，防止温度过高引起爆炸；ClO2是黄绿色气体，因此反应开始后，烧瓶内的现象是溶液中有气泡逸出，圆底烧瓶内产生黄绿色气体；（3）ClO2熔点为-59.5℃，沸点为11.0℃，因此装置B的作用是将ClO2冷凝并收集；（4）ClO2中Cl显＋4价，NaClO2中的Cl的化合价为＋3价，此反应是氧化还原反应，有化合价的升高就有化合价降低，设另一种盐中氯元素的化合价为X，生成两种盐的物质的量为1：1，根据得失电子数目守恒，1×1=1×(X－4)，即X=5，此盐为NaClO3；（5）因为淀粉与碘单质变蓝，因此选用的指示剂为淀粉溶液，根据两个反应方程式，建立的关系是2ClO2～5I2～10Na2S2O3，因此ClO2的浓度为： g·L－1= g·L－1；（6）因为KClO3与草酸反应，环境是酸性，此酸为硫酸，因此检验Cl－时，应先除去SO42－，即具体操作是：取少量A装置反应后的溶液于试管中，加入足量Ba(NO3)2溶液，充分反应后静置，取上层清液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，观察是否有白色沉淀产生。若有，则存在Cl－；若无，则不存在Cl－；

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写出SO3(g)分解生成O2(g)与S(s)的热化学方程式：__________________。

(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反应，回答下列相关问题：

①甲图是SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况。反应从开始到平衡时，用O2表示的平均反应速率为__________________。

②在一容积可变的密闭容器中充入20 mol SO2(g)和10mol O2(g)，O2的平衡转化率随温度（T)、压强（P)的变化如图乙所示。则P1与P2的大小关系是P1______P2 ( “>”“ <”或“=”），A、B、C三点的平衡常数大小关系为__________(用KA、KB、KC和“<”“>” 或“=”表示）。