题目内容
【题目】世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒,而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水、不稳定、呈黄绿色,在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释,同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下:
已知:①NCl3是黄色黏稠状液体或斜方形晶体,极易爆炸,有类似氯气的刺激性气味,自然爆炸点为95 ℃,在热水中易分解,在空气中易挥发,不稳定。
②气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
回答下列问题:
(1)实验室干燥气体B的方法是___________________。为保证实验的安全,在电解时需注意的问题是:①控制好生成NCl3的浓度;②________________________。
(2)NCl3与NaClO2(亚氯酸钠)按物质的量之比为1∶6混合,在溶液中恰好反应生成ClO2,该反应的离子方程式为______________。
(3)工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2原理如下:
电解池中两个电极的产物分别是NCl3和H2,写出电解池总反应的离子方程式为_____________________________。
(4)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量,进行了下列实验:
步骤1:准确量取ClO2溶液10mL,稀释成100mL试样;
步骤2:量取V1 mL试样加入到锥形瓶中,调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,摇匀,在暗处静置 30 min;
步骤3:以淀粉溶液作指示剂,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL。(已知I2+2S2O===2I-+S4O
)
①上述步骤3中滴定终点的现象是______________________;
②根据上述步骤可计算出原ClO2溶液的浓度为___________g/L(用含字母的代数式表示)。
【答案】 通过装有碱石灰的干燥管 控制好反应温度 NCl3+6ClO+3H2O===6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH- NH4++2H++3Cl-
NCl3+3H2 最后一滴滴入后,溶液从蓝色变成无色,且30 s内不变色 135cV2/V1
【解析】NH4Cl溶液中加入盐酸进行电解得到NCl3,结合元素守恒可知,生成的气体A为H2,NCl3溶液中加入NaClO2溶液,得到ClO2与气体B,气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则B为NH3;
(1)氨气是碱性气体,可以通过装有碱石灰的干燥管干燥氨气;由题目信息可知,NCl3极易爆炸,尽量用稀有气体进行稀释,在热水中易分解,电解中应注意:控制好生成NCl3的浓度,控制好反应温度;(2)NCl3与NaClO2按物质的量之比为1:6混合,在溶液中恰好反应生成ClO2与NH3,由氢元素守恒可知,有水参加反应,1molNCl3得到1molNH3,由ClO2-、ClO2中Cl原子与O原子之比均为1:2,结合电荷守恒可知,反应还生成NaCl与NaOH,反应的离子方程式为NCl3+6ClO2-+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH-;(3)电解池中两个电极的产物分别是NCl3和H2,反应物是盐酸和氯化铵,因此电解池总反应的离子方程式为NH4++2H++3Cl-NCl3+3H2↑。(4) 设原ClO2溶液的浓度为x,准确量取ClO2溶液10.00mL,稀释成100.00mL试样,则浓度变为:x/10,根据方程式可知
2ClO2~5I2~10Na2S2O3
2mol 10mol
x/10×V1×10-3mol 1×10-3cV2mol
x=2cV2/V1mol/L=67.5g/mol×2cV2/V1mol/L=135cV2/V1gL-1。

【题目】Ⅰ.ClO2气体是一种高效、广谱、安全的杀菌消毒剂,可用NaClO3和草酸(H2C2O4)反应制得。无水草酸100℃可以升华。某学习小组用下图装置模拟工业制取收集ClO2 。
(1)实验时装置A需在60℃~100℃进行的原因是_________,控制所需温度的方法是________。
(2)装置A中反应产物有Na2CO3、ClO2和CO2等,该反应的化学方程式为___________。
(3)在装置C中ClO2和NaOH反应生成等物质的量的两种盐,其中一种盐为NaClO2 ,写出反应的离子方程式_________________。
Ⅱ. 某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡,混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案:
编号 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度/℃ | ||
浓度(mol/L) | 体积/mL | 浓度(mol/L) | 体积/mL | ||
① | 0.10 | 2.0 | 0.01 | 4.0 | 25 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.01 | 4.0 | 25 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.01 | 4.0 | 50 |
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出,为了观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为:c(H2C2O
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_______ (填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________.
(3)实验①测得KMn04溶液的褪色时间为40 s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMn04)=_______mol·L-1·min-1。