Question

二氧化氯（ClO₂）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂．ClO₂是一种黄绿色的气体，易溶于水．实验室以NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料制备ClO₂的流程如下：

（1）写出电解时发生反应的化学方程式：______．
（2）除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是______．（填序号）
A．碳酸钠溶液　　B．碱石灰　　C．浓硫酸　　D．水
（3）测定ClO₂（如图）的过程如下：在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；将生成的ClO₂气体通过导管在锥形瓶中被吸收；将玻璃封管中的水封液倒入锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液，用cmol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定 （I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），共用去VmL硫代硫酸钠溶液．

①ClO₂通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应（还原产物为Cl^-），反应的离子方程式为：______．
②装置中玻璃液封管的作用是______．
③滴定至终点的现象是______．
④测得ClO₂的质量m（ClO₂）______．（用含c、V的代数式表示）
（4）设计实验来确定溶液X的成份，请补充完成实验步骤和现象．

实验步骤	实验现象	实验结论
①______	______	溶液X中含有钠离子
②______	______	溶液X中含有氯离子

Answer 1

解：（1）由工艺流程转化关系可知，电解氯化铵与盐酸混合溶液，生成NCl₃与H₂，
反应方程式为NH₄Cl+2HCl═3H₂↑+NCl₃．
故答案为：NH₄Cl+2HCl═3H₂↑+NCl₃．
（2）A、ClO₂易溶于水，不能利用碳酸钠溶液吸收氨气，故A错误；
B、碱石灰不能吸收氨气，故B错误；
C、浓硫酸可以吸收氨气，且不影响ClO₂，故C正确；
D、ClO₂易溶于水，不能利用水吸收氨气，故D错误．
故选：C．
（3）①由题目信息可知，ClO₂通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应，氧化I^-为I₂，自身被还原为Cl^-，同时生成水，反应离子方程式为2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O．
故答案为：2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O．
②装置中玻璃液封管的作用是，用水再次吸收残余的二氧化氯气体，并使锥形瓶内外压强相等．
故答案为：用水再次吸收残余的二氧化氯气体，并使锥形瓶内外压强相等．
③溶液由蓝色恰好变为无色，且半分钟内不褪色，说明滴定至终点．
故答案为：溶液由蓝色恰好变为无色，且半分钟内不褪色，．
④VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为V?10^-3 L×cmol/L=c?V?10^-3 mol．则：
根据关系式：2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃，
2 10
n（ClO₂） c?V?10^-3 mol
所以n（ClO₂）=c?V?10^-3 mol．
所以m（ClO₂）=c?V?10^-3 mol×67.5g/mol=1.35cv×10^-2g．
故答案为：1.35cv×10^-2g．
（4）①取一根铂丝在火焰上灼烧至无色，再蘸取少许溶液X在火焰上灼烧，火焰呈黄色，说明溶液X中含有钠离子．
故答案为：取一根铂丝在火焰上灼烧至无色，再蘸取少许溶液X在火焰上灼烧；火焰呈黄色．
②取少许溶液X于一支试管中，先滴加硝酸，再滴加硝酸银溶液（或滴加硝酸酸化的硝酸银溶液），产生白色沉淀，说明溶液X中含有氯离子．
故答案为：取少许溶液X于一支试管中，先滴加硝酸，再滴加硝酸银溶液（或滴加硝酸酸化的硝酸银溶液）；产生白色沉淀．
分析：（1）由工艺流程转化关系可知，电解氯化铵与盐酸混合溶液，生成NCl₃与H₂．
（2）由信息可知，ClO₂易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，氨气为碱性气体．据此判断．
（3）①由题目信息可知，ClO₂通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应，氧化I^-为I₂，自身被还原为Cl^-，同时生成水．
②用水再次吸收残余的二氧化氯气体，并使锥形瓶内外压强相等．
③溶液由蓝色恰好变为无色，且半分钟内不褪色，说明滴定至终点．
④根据关系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃计算n（ClO₂），再根据m=nM计算m（ClO₂）．
（4）若溶液X中含有钠离子，可以利用焰色反应检验Na⁺．若溶液X中含有氯离子，利用氯化银白色沉淀检验Cl^-．
点评：考查阅读题目获取信息能力、氧化还原反应滴定及应用、离子检验、对工艺流程及装置理解分析等，难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息解决问题的能力．注意基础知识的全面掌握．