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【题目】二氧化氯是高效、低毒的消毒剂。已知:ClO2是一种黄绿色易溶于水的气体,具有强氧化性,回答下列问题:

(1)ClO2的制备及性质探究(如图所示)。

①仪器a的名称为________,装置B的作用是________

②装置C用于制备ClO2,同时还生成一种酸式盐,该反应的化学方程式为_________。装置D中滴有几滴淀粉溶液,其作用是________________

③装置E用于吸收尾气,反应生成NaClO2,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,氧化产物是___________

(2)粗略测定生成ClO2的量

实验步骤如下:

a. 取下装置D,将其中的溶液转入250mL容量瓶,用蒸馏水洗涤D2~3次,并将洗涤液一并转移到容量瓶中,再用蒸馏水稀释至刻度。

b. 从容量瓶中取出25.00mL溶液于锥形瓶中,用0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定(I2+2S2O32-=2I+S4O62-),指示剂显示终点时共用去24.00 mL硫代硫酸钠溶液。

①滴定至终点的现象是_____________

②进入装置D中的ClO2质量为_______,与CClO2的理论产量相比,测定值偏低,可能的原因是__________

【答案】分液漏斗 防倒吸、防堵塞(或平衡气压、安全瓶均可) SO2+H2SO4+2KClO3=2KHSO4+2ClO2 检验有I2生成,进而证明ClO2有强氧化性 2:1 O2 溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变 0.324g 产生ClO2的速率太快,ClO2没有被D中的溶液完全吸收;CClO2未全部进入D

【解析】

(1)H2SO4Na2SO3反应生成SO2,A制备SO2,B装置有缓冲作用,可防止倒吸、堵塞;装置C用于制备ClO2,同时还生成一种酸式盐,则C中发生反应SO2+H2SO4+2KClO3=2KHSO4+2ClO2,ClO2是一种黄绿色易溶于水的气体,具有强氧化性,在D中发生氧化还原反应生成I2,装置D中滴有几滴淀粉溶液,I2遇淀粉变蓝色;装置E用于吸收尾气,反应生成NaClO2,双氧水作还原剂生成氧气,从而防止尾气污染环境;

(2)①碘遇淀粉变蓝色,当碘完全反应后溶液变为无色;

②ClO2KI在溶液反应离子方程式为:2ClO2+10I-+8H+=5I2+2Cl-+4H2O,结合I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可得ClO2~5S2O32-,则n(ClO2)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol/L×0.024L=0.00048mol,250mL溶液中含有n(I2)=0.00048mol×10=0.0048mol,m(ClO2)=0.0048mol×67.5g/mol=0.324g;ClO2部分没有被吸收、未完全进入D中都导致测定值偏低。

(1) H2SO4Na2SO3反应生成SO2,A用于制备SO2,B装置有缓冲作用,能防止倒吸、堵塞;装置C用于制备ClO2,同时还生成一种酸式盐,则C中发生反应SO2+H2SO4+2KClO3=2KHSO4+2ClO2,ClO2是一种黄绿色易溶于水的气体,具有强氧化性,所以D中发生氧化还原反应生成I2,装置D中滴有几滴淀粉溶液,I2单质遇淀粉溶液变为蓝色;装置E用于吸收尾气,反应生成NaClO2,双氧水作还原剂生成氧气,从而防止尾气污染环境,

仪器a的名称为分液漏斗,装置B有缓冲作用,所以能防倒吸、防堵塞(或平衡气压、安全瓶);

装置C用于制备ClO2,同时还生成一种酸式盐,根据元素守恒可知,生成的酸式盐为KHSO4,该反应的化学方程式为SO2+H2SO4+2KClO3=2KHSO4+2ClO2;装置D中滴有几滴淀粉溶液,淀粉遇碘溶液变为蓝色,根据淀粉溶液是否变色来判断是否有I2单质生成,从而证明ClO2是否具有氧化性

③装置E用于吸收尾气,反应生成NaClO2,反应方程式为H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+H2O,在该反应中ClO2是氧化剂,NaClO2的还原产物,H2O2是还原剂,O2是氧化产物该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1;

(2)①I2单质遇淀粉溶液变为蓝色,当碘完全反应后溶液变为无色,所用滴定终点是溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变

②ClO2溶液与碘化钾反应的离子方程式:2ClO2+10I-+8H+=5I2+2Cl-+4H2O,结合I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可得关系式:ClO2~5S2O32-,则n(ClO2)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol/L×0.024L=0.00048mol,则在250mL溶液中含有n(I2)=0.00048mol×10=0.0048mol,m(ClO2)=0.0048mol×67.5g/mol=0.324g;由于CClO2有一部分没有被吸收、未完全进入D中都导致测定值偏低。

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(1)二甲醚(CH3OCH3)被誉为“21世纪的清洁燃料”,由CO和H2制备二甲醚的反应原理如下:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.1kJ/mol

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-24.5kJ/mol

已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.0kJ/mol

则2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)的ΔH=__________,有利于提高该反应中CO2平衡转化率的条件是______(填标号)。

A.高温低压 B.高温高压 C.低温低压 D.低温高压

(2)T1K时,将1mol二甲醚引入一个抽空的150L恒容容器中,发生分解反应: CH3OCH3(g)CH4(g)+H2(g)+CO(g),在不同时间测定容器内的总压,所得数据见下表:

反应时间t/min

0

6.5

13.0

26.5

52.6

气体总压p/kPa

50.0

55.0

65.0

83.2

103.8

125.0

①由表中数据计算:0~6.5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=_________,反应达平衡时,二甲醚的分解率为_______,该温度下平衡常数K=__________

②若升高温度,CH3OCH3的浓度增大,则该反应为______反应(填“放热”或“吸热”),要缩短达到平衡的时间,可采取的措施有_____________________

(3)在T2K、1.0×104kPa下,等物质的量的CO与CH4混合气体发生如下反应: CO(g)+CH4(g)CH3CHO(g),反应速率v=vv=kp(CO)·p(CH4)-kp(CH3CHO),k、k分别为正、逆向反应速率常数,p为气体的分压(气体分压p=气体总压p×体积分数)。用气体分压表示的平衡常数Kp=4.5×10-5(kPa)-1,则CO转化率为20%时_______

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