题目内容
【题目】ClO2是国际上公认安全、无毒的绿色消毒剂,在常温下是一种黄绿色有刺激性气味的气体熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。ClO2有多种制备方法。
I.某实验小组拟用图示装置模拟工业制取并收集ClO2。
(1)A装置必须添加温度控制装置,除酒精灯外,还需要的玻璃仪器有烧杯、_________。
(2)B装置必须放在冰水浴中,其原因是___________。
II.我国的科学家经过科学探索,发现一种ClO2的制备方法,该方法安全性好,没有产生毒副产品。将经干燥空气稀释的氯气通入填充有固体亚氯酸钠(NaClO2)的反应柱内,即生成ClO2。
(3)化学反应方程式为:___________。
III.以过氧化氢作还原剂,在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2,并将制得的ClO2处理含CN-废水。实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。
(4)反应容器B应置于30℃左右的水浴中,目的是_________。
(5)通入氮气的目的除了有利于将ClO2排出,还有____________。
(6)ClO2处理含CN-废水的离子方程式为______。装置D的作用是____________。
【答案】温度计 ClO2的沸点为11.0℃,易挥发,应充分冷却以减少挥发 2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2 提高化学反应速率,同时防止H2O2受热分解(或答:高于30 ℃会导致H2O2分解,低于30 ℃会导致反应速率较低) 稀释ClO2,防止其发生爆炸 2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl- 吸收ClO2等气体,防止污染大气
【解析】
(1)A装置必须添加温度控制装置,需要测量温度,所需仪器为温度计,故本题答案为:温度计;
(2)二氧化氯沸点较低,易挥发,收集二氧化氯,应在较低温度下进行,故本题答案为:ClO2的沸点为11.0℃,易挥发,应充分冷却以减少挥发;
(3)将氯气通入亚氯酸钠(NaClO2)的反应柱内,生成ClO2,化学反应方程式为:2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2,故本题答案为:2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2;
(4)适当升高温度可以提高化学反应速率,但是注意到,本题中选用的还原剂是过氧化氢,而过氧化氢在温度过高时会分解,所以反应容器B置于30C左右的水浴中的目的是提高化学反应速率,同时防止H2O2受热分解,故本题答案为:提高化学反应速率,同时防止H2O2受热分解(或答:高于30 ℃会导致H2O2分解,低于30 ℃会导致反应速率较低);
(5)由题意可知,ClO2的体积分数在超过10%时易引起爆炸,所以通入氮气的目的除了将ClO2排出外,还可以起到稀释ClO2气体的作用,防止ClO2的体积分数过高从而引起爆炸,故本题答案为:稀释ClO2,防止其发生爆炸;
(6)ClO2具有强氧化性,能够和具有还原性的CN-发生氧化还原反应,根据氧化还原反应的配平规律可得二者反应的离子方程式为:2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-,装置D中盛装的碱性溶液,可以吸收ClO2气体,避免对空气造成污染,故本题答案为:2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-;吸收ClO2等气体,防止污染大气。