Question

【題目】ClO2是一種優良的消毒劑，常用于自來水的消毒，其沸點為9.9℃，可溶于水，有毒，濃度較高時易發生爆炸。某學習小組在實驗室通過反應30NaClO3 +20H2SO4(濃) +7CH3OH = 30ClO2↑+6HCOOH +10Na3H(SO4)2 + CO2↑+23H2O制備ClO2，并將其轉化為便于運輸和貯存的NaClO2固體，實驗裝置如下圖所示。請回答下列問題：

（1）試劑X的名稱為________________；盛放該試劑的儀器的名稱為_____________。

（2）實驗過程中需持續通入一定量的CO2，其目的是__________________；反應結束后需再通入一定量的CO2，其目的是_________________________。

（3）裝置C中生成NaClO2的離子方程式為________________________________。

（4）設計實驗證明NaClO2溶液具有氧化性：__________________________。（可供選的試劑：稀HNO3、稀H2SO4、K2SO3溶液、BaCl2、FeCl2溶液、KSCN溶液）

（5）上述裝置存在一處明顯的缺陷，其改進措施為_____________________________。

（6）某同學欲測定經ClO2消毒過的自來水中ClO2殘留量，他進行了如下實驗：

Ⅰ.在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用50mL水溶解后，再加入3mL稀硫酸；

Ⅱ.向錐形瓶中加入20.00mL自然水；

Ⅲ.用0.1000mol·L－1 Na2S2O3溶液測定錐形瓶中生成I2的量（I2+2S2O32－=2I－+S4O62－），共用去amLNa2S2O3溶液。

①盛放Na2S2O3溶液的儀器為___________（填“酸式”或“堿式”）滴定管。

②水樣中ClO2的含量為____________g/L。

Answer 1

【答案】濃硫酸 分液漏斗 使ClO2中混有一定量的CO2，防止ClO2濃度過高易發生爆炸 需將裝置中殘留的ClO2吹入裝置C中參與反應，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，如果溶液變紅，證明NaClO2溶液具有氧化性；也可以向淀粉-KI溶液中加入NaClO2溶液，如果變藍，說明NaClO2溶液具有氧化性 接一個裝有NaOH溶液的洗氣瓶進行尾氣處理 堿式 0.0675a

【解析】

本題考查物質制備的知識。根據ClO2的制備原理和性質及裝置圖分析，A為制取CO2的裝置，B為制取NaClO2裝置，C為制取ClO2裝置。根據ClO2濃度過大而發生爆炸的性質，選擇A制取CO2通入降低ClO2的濃度，為了提高原料的利用率，需將裝置中殘留的ClO2吹入裝置C中參與反應。因為ClO2有毒，要進行尾氣處理。

(1)液體試劑混合時，應將密度大的液體加入到密度小的液體中,聯系濃硫酸稀釋時要做到“酸入水”，故試劑X的名稱為濃硫酸;盛放濃硫酸的儀器為分液漏斗。答案：濃硫酸；分液漏斗。
(2) ClO2濃度較高時易發生爆炸,故實驗過程中需持續通入一定量的CO2；反應結束后,為提高原料的利用率,需將裝置中殘留的ClO2吹入裝置C中參與反應。答案：使ClO2中混有一定量的CO2，防止ClO2濃度過高易發生爆炸；需將裝置中殘留的ClO2吹入裝置C中參與反應，提高原料的利用率。

(3)裝置C中發生ClO2與H2O2在堿性條件下反應生成NaClO2和氧氣，化學方程式為2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2+2H2O,離子方程式為：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，如果溶液變紅，證明NaClO2溶液具有氧化性；也可以向淀粉-KI溶液中加入NaClO2溶液，如果變藍，說明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，如果溶液變紅，證明NaClO2溶液具有氧化性；也可以向淀粉-KI溶液中加入NaClO2溶液，如果變藍，說明NaClO2溶液具有氧化性；

（5）上述裝置存在一處明顯的缺陷是缺少尾氣處理裝置，其改進措施是在C后接一個裝有NaOH溶液的洗氣瓶，吸收未參與反應的ClO2；答案：接一個裝有NaOH溶液的洗氣瓶進行尾氣處理。

（6）①因為Na2S2O3溶液顯堿性，所以應用堿式滴定管裝Na2S2O3溶液。答案：堿式。

②根據電子守恒確定關系式為10S2O32－I22ClO2消耗0.1000mol·L－1 Na2S2O3溶液amL則消耗n(ClO2)=2a10-5mol,水樣中ClO2的含量為=(2a10-5mol 67.5g/mol=6.7510-2ag/L=0.0675ag/L。答案：0.0675a 。