题目内容

13.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水.工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得.某学生拟用左图1所示装置模拟工业制取并收集ClO2
(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,请写出该反应的化学方程式:2KClO3+H2C2O4$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O.
(2)A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、温度计;B也必须添加温度控制装置,应该是冰水浴(选填“冰水浴”或“热水浴”)装置.
(3)反应后在装置C中可得NaClO2溶液.已知NaClO2饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2.根据如图2所示的NaClO2的溶解度曲线,请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2的操作步骤:
①蒸发结晶;②趁热过滤;③洗涤;④干燥.
(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10.00mL,稀释成100.00mL试样;量取V1 mL试样加入到锥形瓶中;
步骤2:调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻;
步骤3:加入淀粉指示剂,用c mol•L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2mL.(已知2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)
①滴定过程中,至少须进行两次平行测定的原因是减少实验误差.
②原ClO2溶液的浓度为$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L(用步骤中的字母代数式表示).

分析 (1)根据反应物和产物结合原子守恒来书写方程式,
(2)让反应物充分的接触;测量温度的仪器是温度计,二氧化氯的熔点较低,为收集二氧化氯,应在较低温度下进行;
(3)从溶液中制取溶质,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法;
(4)①多次实验可以减少误差;
②多次实验可以减少误差,根据关系式2ClO2~5I2~10Na2S2O3计算c(ClO2).

解答 解:(1)加热60℃,氯酸钾和草酸反应生成碳酸钾、二氧化碳、二氧化氯和水,反应方程式为:2KClO3+H2C2O4$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O,
故答案为:2KClO3+H2C2O4$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O;
(2)让反应物充分的接触,加快反应速率反应时搅拌,A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,测量温度的仪器是温度计,二氧化氯的熔点较低,为收集二氧化氯,应在较低温度下进行,所以应该采用冰水浴,
故答案为:温度计;冰水浴;
(3)从溶液中制取溶质,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,为防止析出晶体NaClO2•3H2O,
故答案为:蒸发结晶;趁热过滤;
(4)①为减少实验误差,应采用多次实验的方法,取平均值,减少计算误差,
故答案为:减少实验误差;
③设原ClO2溶液的浓度为x,
       2ClO2~5I2~10Na2S2O3
      2mol          10mol
$\frac{1{0}^{-2}x×{V}_{1}×1{0}^{-3}}{1{0}^{-1}}$mol  1×10-3cV2mol
x=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol•L-1=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g•L-1
故答案为:$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$.

点评 本题考查实验方案的设计,同时考查学生分析问题、解决问题的能力,明确物质的性质是解本题关键,难度较大.

练习册系列答案
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1.下面是甲、乙、丙三位同学制取乙酸乙酯的过程,请你参与并协助他们完成相关实验任务.
【实验目的】制取乙酸乙酯
【实验原理】甲、乙、丙三位同学均采取乙醇、乙酸与浓硫酸混合共热的方法制取乙酸乙酯
【装置设计】甲、乙、丙三位同学分别设计了下列三套实验装置:

若从甲、乙两位同学设计的装置中选择一套作为实验室制取乙酸乙酯的装置,不宜选择的装置是乙(填“甲”或“乙”).丙同学将甲装置中的玻璃管改成了球形干燥管,除起冷凝作用外,另一重要作用是防止倒吸.
【实验步骤】
A.按所选择的装置组装仪器,在试管①中配制一定比例的乙醇、乙酸和浓硫酸的混合溶液的方法是在试管①中加入3mL的乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL乙酸.然后轻轻地振荡试管,使之混合均匀.
B. 将试管固定在铁架台上;
C. 在试管②中加入5mL X试剂;
D. 用酒精灯对试管①加热
E. 当观察到试管②中有明显现象时停止实验.
【问题讨论】(1)实验中浓硫酸的作用是催化、吸水.
(2)试管②中加入的X试剂为饱和碳酸钠溶液,其作用是降低酯在水中的溶解度,除去酯中混有的酸和醇,使其容易分层
(3)步骤E试管②中观察到的现象是液面上有透明的不溶于水的油状液体产生,并可以闻到香味.
(4)进行该实验时,最好向试管①中加入几块碎瓷片,其目的是防止暴沸.
18.硅孔雀石的主要成分为CuCO3•Cu(OH)2和CuSiO3•2H2O,还含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质.以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下:

部分氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表
氢氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2
开始沉淀的pH3.31.56.54.2
完全沉淀的pH5.23.79.76.7
请回答下列问题:
(1)滤渣B的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3(用化学式表示);判断本实验能否调节溶液pH使杂质完全除去而不损失Cu2+,并简述理由否,铝离子全部沉淀时铜离子有沉淀
(2)用离子方程式表示加入绿色氧化剂A的作用2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
(3)可向滤液A中加入bd(填字母)调节PH以除去杂质
a.氨水   b.氧化铜  c.氢氧化钠  d.氢氧化铜
(4)从滤液B中提取胆矾的操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用乙醇洗涤、用滤纸吸干等
(5)测定产品纯度和胆矾中结晶水数目
①沉淀法测定产品纯度
取一定质量的样品溶于蒸馏水,加入足量的BaCl2溶液和稀硝酸,过滤、洗涤、干燥、称重,实验结果发现测得的产品纯度偏高,可能的原因是acd填字母)
a.产品失去部分结晶水                 b.产品中混有CuCl2•2H2O
c.产品中混有Al2(SO43•12H2O        d.产品中混有Na2SO4
②差量法测得结晶水数目
取ag样品盛装在干燥的坩锅里,灼烧至结晶水全部失去,称得无水硫酸铜的质量b g,则胆矾(CuSO4•nH2O)中n值的表达式为$\frac{80(a-b)}{9b}$.

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