Question

二氧化氯（ClO₂）可用于自來水消毒。以粗鹽為原料生產ClO₂的工藝主要包括：①粗鹽精制；②電解微酸性NaCl溶液；③ClO₂的制取。工藝流程如下圖：

（1）粗食鹽水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質。除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的試劑X，X是　       　(填化學式)，至沉淀不再產生后，再加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去。經檢測發現濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是　                 　。（已知：Ksp(BaSO₄)＝1.1×10^－10；Ksp(BaCO₃)＝5.1×10^－9）
（2）上述過程中，將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉與鹽酸反應生成ClO₂。電解時生成的氣體B是　           　；反應Ⅲ的化學方程式為　                  　。
（3）ClO₂很不穩定，需隨用隨制，產物用水吸收得到ClO₂溶液。為測定所得溶液中ClO₂的含量，進行了以下實驗：
步驟1：準確量取ClO₂溶液10.00 mL，稀釋成100 mL試樣。
步驟2：量取V₁mL試樣加入到錐形瓶中，調節試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，搖勻，在暗處靜置30分鐘。(已知：ClO₂＋I^－＋H⁺—I₂＋Cl^－＋H₂O 未配平)
步驟3：以淀粉溶液作指示劑，用c mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知：I₂＋2S₂O₃^2-＝2I^－＋S₄O₆^2-）
① 準確量取10.00 mL ClO₂溶液的玻璃儀器是　                    　。
② 滴定過程中，至少須平行測定兩次的原因是　                      　。
③ 根據上述步驟可計算出原ClO₂溶液的物質的量濃度為　　mol·L^－1（用含字母的代數式表示）。

Answer 1

（1）BaCl₂  BaSO₄和BaCO₃的Ksp相差不大，當溶液中存在大量的CO₃^2-離子時，BaSO₄(s)會部分轉化為BaCO₃(s)
（2）H₂   2NaClO₃＋4HCl==2ClO₂＋2NaCl＋2H₂O
（3）酸式滴定管 減少實驗誤差  

試題分析：（1）Na₂CO₃和NaOH分別除去 Ca²⁺、Mg²⁺，SO₄^2-應用鋇鹽除去，考慮不能引入雜質，選用BaCl₂溶液；由于BaSO₄和BaCO₃的Ksp相差不大，加入過量的Na₂CO₃，使得溶液中存在大量的CO₃^2-離子，BaSO₄(s)會部分轉化為BaCO₃(s)導致溶液中含有一定量的SO₄^2-；（2）電解時氯元素化合價升高得到ClO₂，另一極應是化合價降低的產物，故為氫氣；（3）①精確的小數點后兩位的溶液體積可以用滴定管或移液管；②滴定時為了減少實驗誤差，要做2~3次平行實驗；③配平步驟2方程式，得出關系式2ClO₂——5I₂——10S₂O₃^2-
n(ClO₂)=C V₂×10^-3÷5= 2C V₂×10^-4mol
c(ClO₂)=2C V₂×10^-4÷V₂×10^-3×10=mol