Question

【題目】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：

提供的試劑：飽和Na2CO3溶液、飽和K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液

（1）粗食鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO等雜質。除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的試劑X，選出試劑X所代表的試劑，按滴加順序依次為是__________(填化學式)，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SO，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________；電解時陽極反應式為_________________。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＋2S2O＝2I－＋S4O）

①準確量取10.00 mL ClO2溶液的玻璃儀器是_______________。

②上述步驟3中滴定終點的現象是______________。

③若實驗中使用的Na2S2O3標準溶液部分因被氧氣氧化而變質,則實驗結果________________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)

④根據上述步驟可計算出原ClO2溶液的濃度為 ________mol·L－1（用含字母的代數式表示）。

（4）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。ClO2的有效氯含量為___。(計算結果保留兩位小數)

Answer 1

【答案】 BaCl2、NaOH、Na2CO3(錯選或多選本小題不得分。NaOH溶液的加入順序及是否答NaOH不影響得分) BaCO3和BaSO4的Ksp相差不大，當溶液中存在大量的CO32-時， BaSO4（s）會部分轉化為BaCO3（s） H2 Cl--6e-+3H2O=ClO3-+6H+ 2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+2NaCl+2H2O+ Cl2↑ 酸式滴定管 溶液恰好藍色消失，且30s內不恢復原色 偏高 2.63

【解析】試題分析：⑴ 粗食鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質。除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的試劑BaCl2，來除去SO42-；至沉淀不再產生后，再加入過量的Na2CO3來除去原溶液中的Ca2+和為除去SO42-而引入的Ba2+。然后再加入NaOH溶液來除去Mg2+，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SO42-，是因為在溶液中沉淀溶解平衡。BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，當溶液中存在大量的CO32-離子時，BaSO4(s)會部分轉化為BaCO3(s)；⑵將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉。根據氧化還原反應升降規律判斷氣體B。電解時陽極Cl-放電生成ClO3-；根據流程圖可知2NaClO3、4HCl反應生成2ClO2↑、2NaCl；（3）①ClO2溶液顯酸性，選擇準確量取10.00 mL ClO2溶液儀器。②錐形瓶中溶液呈藍色，滴加Na2S2O3溶液過程中碘單質被消耗，當碘單質完全被消耗時，達到滴定終點； 在堿性滴定實驗過程中難免會產生誤差，為了減少實驗的偶然性，減少實驗誤差，實驗至少須平行測定兩次，取其平均值，這樣就更接近理論值。③若Na2S2O3溶液被空氣氧化，則消耗Na2S2O3溶液的體積偏大；④由方程式2ClO2＋10I－＋8H+==5I2＋2Cl－＋4H2O；I2＋2S2O32-＝2I－＋S4O62-.得關系式ClO2～5S2O32-。n(S2O32-)=cV2×10-3mol；（4）根據定義計算；

解析：⑴往粗鹽水中先加入過量的試劑BaCl2，來除去SO42-；至沉淀不再產生后，加入NaOH溶液來除去Mg2+，再加入過量的Na2CO3來除去原溶液中的Ca2+和為除去SO42-而引入的Ba2+，充分反應后將沉淀一并濾去，所以加試劑的順序是BaCl2、NaOH、Na2CO3。BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，當溶液中存在大量的CO32-離子時，BaSO4(s)會部分轉化為BaCO3(s)，所以溶液存在SO42-；⑵將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉，根據氧化還原反應中的化合價升高與降低的總數相等，可知電解時生成的氣體B為H2。電解時陽極反應式為Cl--6e-+3H2O=ClO3-+6H+；根據題意2NaClO3、4HCl反應生成2ClO2↑、2NaCl，根據電子守恒和原子守恒，此反應的化學方程式為化學方程式為2NaClO3＋4HCl==2ClO2↑＋2NaCl＋2H2O。（3）①ClO2溶液顯酸性，所以準確量取10.00 mL ClO2溶液的玻璃儀器是酸式滴定管。②錐形瓶中溶液呈藍色，滴加Na2S2O3溶液過程中碘單質被消耗，當碘單質完全被消耗時，達到滴定終點，達到終點的現象是溶液恰好藍色消失，且30s內不恢復原色； ③若Na2S2O3溶液被空氣氧化，則消耗Na2S2O3溶液的體積偏大，則測定結果偏高；在堿性滴定實驗過程中難免會產生誤差，為了減少實驗的偶然性，減少實驗誤差，實驗至少須平行測定兩次，取其平均值，這樣就更接近理論值。④由方程式2ClO2＋10I－＋8H+==5I2＋2Cl－＋4H2O；I2＋2S2O32-＝2I－＋S4O62-.得關系式ClO2～5S2O32-。n(S2O32-)=cV2×10-3mol,所以V1mL ClO2的溶液中含有的ClO2的物質的量為2cV2×10-4mol。則10ml的原溶液含有ClO2的物質的量為2CV2/V1×10-2mol.所以原ClO2溶液的物質的量濃度為2CV2/V1×10-2mol÷10-2L=mol/L；（4）根據定義，每克ClO2的物質的量為 ，x=2.63；