Question

二氧化氯（ClO₂）作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织（WHO）列为AI级安全消毒剂，常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，易溶于水，易与碱液反应，其性质非常不稳定，温度过高、二氧化氯的水溶液质量分数高于30%等均有可能引起爆炸．某研究小组设计下图所示实验装置制备ClO₂．
现称取12.25gKClO₃和9g草酸（H₂C₂O₄）放入烧瓶中，然后再加入足量的稀硫酸，水浴加热．
回答下列问题：
（1）已知反应后的产物中有ClO₂、CO₂和一种酸式盐，该反应的化学方程式为

 

．
（2）在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其保持在60℃～80℃之间．
这样操作的目的是

 

，图示装置中缺少的一种必须的玻璃仪器是

 

．
（3）A装置用于吸收产生的二氧化氯，其中最好盛放

 

（填序号）．
a.50mL 60℃的温水    b.50mL冰水   c.50mL饱和食盐水  d.50mL NaOH溶液
（4）本实验所制得的二氧化氯水溶液质量分数约为

 

．（小数点后保留两位）
（5）二氧化氯可迅速氧化硫化物，以除去有机硫产生的臭味，改善水产养殖水体的水质．取适量二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中，再向其中加入少量氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成．硫化氢溶液与二氧化氯发生反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）反应物为草酸、氯酸钾和硫酸，生成物为ClO₂、CO₂和一种酸式盐，由质量守恒可知酸式盐应为KHSO₄；
（2）如果温度过高，会引起爆炸，控制反应温度应用温度计；
（3）二氧化氯易溶于水，则可用水吸收，为防止温度过高而爆炸，应在低温下吸收；
（4）根据氯酸钾和草酸的质量关系判断反应的过量问题，计算生成二氧化氯的质量，可计算所得溶液的质量分数；
（5）取适量二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中，再向其中加入少量氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成，该沉淀为硫酸钡，说明二氧化氯与硫化氢反应生成硫酸，以此可确定反应的离子方程式．

解答： 解：（1）反应物为草酸、氯酸钾和硫酸，生成物为ClO₂、CO₂和一种酸式盐，由质量守恒可知酸式盐应为KHSO₄，则反应的化学方程式为2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O，
故答案为：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O；
（2）题目信息已经给出，ClO₂性质非常不稳定，温度过高有可能引起爆炸，在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其温度保持在60～80℃之间，另一个原因就是保证反应所需的温度，并使其温度保持在60～80℃之间，所以必须要用温度计，
故答案为：使反应正常进行，控制温度，防止温度过高引起爆炸；温度计；
（3）二氧化氯易溶于水，则可用水吸收，为防止温度过高而爆炸，应在低温下吸收，则b符合，故答案为：b；
（4）n（KClO₃）=

12.25g

122.5g/mol

=0.1mol，n（H₂C₂O₄）=

9g

90g/mol

=0.1mol，
根据方程式2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O可知道，H₂C₂O₄过量，用KClO₃的量计算，
则生成的n（ClO₂）=0.1mol，m（ClO₂）=0.1mol×67.5g/mol=6.75g，
所以得到的溶液的溶质的质量分数为

6.75g

6.75g+50g

×100%=11.89%，
故答案为：11.89%；
（5）取适量二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中，再向其中加入少量氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成，该沉淀为硫酸钡，说明二氧化氯与硫化氢反应生成硫酸，则反应的离子方程式为5H₂S+8ClO₂+4H₂O=5SO^2-₄+8Cl^-+18H⁺，
故答案为：5H₂S+8ClO₂+4H₂O=5SO^2-₄+8Cl^-+18H⁺．

点评：这一类题目是将元素化合物知识与生产工艺结合起来，引导我们关注化学学科的应用性和实践性，我们要在“相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理”等方面，加强对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用熟悉程度，提高对新信息的处理能力，题目难度中等．