Question

11．ClO₂作为消毒剂在消毒过程中对人体无毒无害，具有广泛的应用前景．某同学用下图所示的装置制备ClO₂气体，反应原理为饱和草酸溶液与KClO₃粉末在60℃时反应制得ClO₂（温度过高或过低都会影响制气效率）
已知信息：
①ClO₂是一种黄绿色有刺激性气味的气体，熔点-59℃，沸点11.0℃．与碱反应和氯气相似．
②草酸是酸性强于醋酸的二元弱酸，对应的钙盐（CaC₂O₄）不溶于醋酸，能溶于强酸，它还是一种还原性较强的物质．
（1）制备ClO₂的化学方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄═2KHCO₃+2ClO₂↑；下列说法正确的是AC
A．KClO₃在反应中得到电子
B．ClO₂是氧化产物
C．H₂C₂O₄在反应中失去电子
D．1mol KClO₃参加反应有2mol电子转移
（2）A装置中还缺少的一样仪器名称是温度计，若将A中烧杯去掉，让烧瓶直接加热是否可以，为什么？不可以，若直接加热温度难以控制．
（3）C装置吸收尾气后，溶液中含有NaOH、Na₂CO₃等溶质，该同学认为C中还可能含有NaClO₂、NaClO₃，试分析可能的原因，并写出有关化学方程式ClO₂挥发，进入C中，与氢氧化钠溶液反应，2ClO₂+2NaOH═NaClO₂+NaClO₃+H₂O．
（4）实验室还可通过以下反应制得ClO₂：2KClO₃+1H₂C₂O₄+1H₂SO₄═2ClO₂↑+1K₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O．配平上述方程式．0.5mol KClO₃参加反应有0.5N_A个电子转移．

Answer 1

分析 （1）根据化学方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄═2KHCO₃+2ClO₂↑可知，氯元素从+5价降为+4价，得电子，生成的ClO₂为还原产物，1mol KClO₃参加反应有1mol电子转移，碳元素从+3价升为+4价，失去电子，据此答题；
（2）反应原理为饱和草酸溶液与KClO₃粉末在60℃时反应制得ClO₂分析，控制水浴温度需要测量水浴的温度，水浴加热的优点之一就是便于控制温度，如果直接加热，则难以控制反应的温度；
（3）ClO₂挥发能与氢氧化钠反应生成NaClO₂、NaClO₃；
（4）反应中的各物质化合价可知，氯元素从+5价降为+4价，碳元素从+3价升为+4价，根据化合价升降法可配平该反应方程式，根据反应中电子转移数目进行计算．

解答 解：（1）根据化学方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄═2KHCO₃+2ClO₂↑可知，氯元素从+5价降为+4价，得电子，生成的ClO₂为还原产物，1mol KClO₃参加反应有1mol电子转移，碳元素从+3价升为+4价，失去电子，所以A、C正确，B、D错误，
故选AC；
（2）反应原理为饱和草酸溶液与KClO₃粉末在60℃时反应制得ClO₂分析，控制水浴温度需要测量水浴的温度，水浴加热的优点之一就是便于控制温度，如果直接加热，则难以控制反应的温度，所以不能将水浴换成直接加热，
故答案为：温度计；不可以，若直接加热温度难以控制；
（3）C中可能含有NaClO₂、NaClO₃的原因是ClO₂挥发，进入C中，与氢氧化钠溶液反应，反应的方程式为2ClO₂+2NaOH═NaClO₂+NaClO₃+H₂O，
故答案为：ClO₂挥发，进入C中，与氢氧化钠溶液反应，2ClO₂+2NaOH═NaClO₂+NaClO₃+H₂O；
（4）反应中的各物质化合价可知，氯元素从+5价降为+4价，碳元素从+3价升为+4价，根据化合价升降法可配平该反应方程式为2KClO₃+H₂C₂O₄+H₂SO₄═2ClO₂↑+K₂ SO₄+2CO₂↑+2H₂O，根据反应可知每2mol氯酸钾参加反应转移2mol电子，所以0.5mol KClO₃参加反应有0.5N_A个电子转移，
故答案为：2、1、1、2、1、2、2；0.5N_A．

点评 本题考查了物质性质的实验设计和实验分析判断，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，掌握实验基础和物质性质是解题关键，题目难度中等．