Question

【题目】ClO2是一种优良的消毒剂，常用于自来水的消毒，其沸点为9.9℃，可溶于水，有毒，浓度较高时易发生爆炸。某学习小组在实验室通过反应30NaClO3 +20H2SO4(浓) +7CH3OH = 30ClO2↑+6HCOOH +10Na3H(SO4)2 + CO2↑+23H2O制备ClO2，并将其转化为便于运输和贮存的NaClO2固体，实验装置如下图所示。请回答下列问题：

（1）试剂X的名称为________________；盛放该试剂的仪器的名称为_____________。

（2）实验过程中需持续通入一定量的CO2，其目的是__________________；反应结束后需再通入一定量的CO2，其目的是_________________________。

（3）装置C中生成NaClO2的离子方程式为________________________________。

（4）设计实验证明NaClO2溶液具有氧化性：__________________________。（可供选的试剂：稀HNO3、稀H2SO4、K2SO3溶液、BaCl2、FeCl2溶液、KSCN溶液）

（5）上述装置存在一处明显的缺陷，其改进措施为_____________________________。

（6）某同学欲测定经ClO2消毒过的自来水中ClO2残留量，他进行了如下实验：

Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50mL水溶解后，再加入3mL稀硫酸；

Ⅱ.向锥形瓶中加入20.00mL自然水；

Ⅲ.用0.1000mol·L－1 Na2S2O3溶液测定锥形瓶中生成I2的量（I2+2S2O32－=2I－+S4O62－），共用去amLNa2S2O3溶液。

①盛放Na2S2O3溶液的仪器为___________（填“酸式”或“碱式”）滴定管。

②水样中ClO2的含量为____________g/L。

Answer 1

【答案】浓硫酸 分液漏斗 使ClO2中混有一定量的CO2，防止ClO2浓度过高易发生爆炸 需将装置中残留的ClO2吹入装置C中参与反应，提高原料的利用率 2OH-+2ClO2+H2O2=2ClO2-+O2+2H2O 向FeCl2和KSCN的混合溶液中加入NaClO2溶液溶液，如果溶液变红，证明NaClO2溶液具有氧化性；也可以向淀粉-KI溶液中加入NaClO2溶液，如果变蓝，说明NaClO2溶液具有氧化性 接一个装有NaOH溶液的洗气瓶进行尾气处理 碱式 0.0675a

【解析】

本题考查物质制备的知识。根据ClO2的制备原理和性质及装置图分析，A为制取CO2的装置，B为制取NaClO2装置，C为制取ClO2装置。根据ClO2浓度过大而发生爆炸的性质，选择A制取CO2通入降低ClO2的浓度，为了提高原料的利用率，需将装置中残留的ClO2吹入装置C中参与反应。因为ClO2有毒，要进行尾气处理。

(1)液体试剂混合时，应将密度大的液体加入到密度小的液体中,联系浓硫酸稀释时要做到“酸入水”，故试剂X的名称为浓硫酸;盛放浓硫酸的仪器为分液漏斗。答案：浓硫酸；分液漏斗。
(2) ClO2浓度较高时易发生爆炸,故实验过程中需持续通入一定量的CO2；反应结束后,为提高原料的利用率,需将装置中残留的ClO2吹入装置C中参与反应。答案：使ClO2中混有一定量的CO2，防止ClO2浓度过高易发生爆炸；需将装置中残留的ClO2吹入装置C中参与反应，提高原料的利用率。

(3)装置C中发生ClO2与H2O2在碱性条件下反应生成NaClO2和氧气，化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2+2H2O,离子方程式为：2OH-+2ClO2+H2O2=2ClO2-+O2+2H2O；答案：2OH-+2ClO2+H2O2=2ClO2-+O2+2H2O；。

（4）向FeCl2和KSCN的混合溶液中加入NaClO2溶液溶液，如果溶液变红，证明NaClO2溶液具有氧化性；也可以向淀粉-KI溶液中加入NaClO2溶液，如果变蓝，说明NaClO2溶液具有氧化性；答案：向FeCl2和KSCN的混合溶液中加入NaClO2溶液溶液，如果溶液变红，证明NaClO2溶液具有氧化性；也可以向淀粉-KI溶液中加入NaClO2溶液，如果变蓝，说明NaClO2溶液具有氧化性；

（5）上述装置存在一处明显的缺陷是缺少尾气处理装置，其改进措施是在C后接一个装有NaOH溶液的洗气瓶，吸收未参与反应的ClO2；答案：接一个装有NaOH溶液的洗气瓶进行尾气处理。

（6）①因为Na2S2O3溶液显碱性，所以应用碱式滴定管装Na2S2O3溶液。答案：碱式。

②根据电子守恒确定关系式为10S2O32－I22ClO2消耗0.1000mol·L－1 Na2S2O3溶液amL则消耗n(ClO2)=2a10-5mol,水样中ClO2的含量为=(2a10-5mol 67.5g/mol=6.7510-2ag/L=0.0675ag/L。答案：0.0675a 。