Question

二氧化氯（ClO₂）可用于自来水消毒。以粗盐为原料生产ClO₂的工艺主要包括：①粗盐精制；②电解微酸性NaCl溶液；③ClO₂的制取。工艺流程如下图：

（1）粗食盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质。除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的试剂X，X是　       　(填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是　                 　。（已知：Ksp(BaSO₄)＝1.1×10^－10；Ksp(BaCO₃)＝5.1×10^－9）
（2）上述过程中，将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO₂。电解时生成的气体B是　           　；反应Ⅲ的化学方程式为　                  　。
（3）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，进行了以下实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10.00 mL，稀释成100 mL试样。
步骤2：量取V₁mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30分钟。(已知：ClO₂＋I^－＋H⁺—I₂＋Cl^－＋H₂O 未配平)
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知：I₂＋2S₂O₃^2-＝2I^－＋S₄O₆^2-）
① 准确量取10.00 mL ClO₂溶液的玻璃仪器是　                    　。
② 滴定过程中，至少须平行测定两次的原因是　                      　。
③ 根据上述步骤可计算出原ClO₂溶液的物质的量浓度为　　mol·L^－1（用含字母的代数式表示）。

Answer 1

（1）BaCl₂  BaSO₄和BaCO₃的Ksp相差不大，当溶液中存在大量的CO₃^2-离子时，BaSO₄(s)会部分转化为BaCO₃(s)
（2）H₂   2NaClO₃＋4HCl==2ClO₂＋2NaCl＋2H₂O
（3）酸式滴定管 减少实验误差  

试题分析：（1）Na₂CO₃和NaOH分别除去 Ca²⁺、Mg²⁺，SO₄^2-应用钡盐除去，考虑不能引入杂质，选用BaCl₂溶液；由于BaSO₄和BaCO₃的Ksp相差不大，加入过量的Na₂CO₃，使得溶液中存在大量的CO₃^2-离子，BaSO₄(s)会部分转化为BaCO₃(s)导致溶液中含有一定量的SO₄^2-；（2）电解时氯元素化合价升高得到ClO₂，另一极应是化合价降低的产物，故为氢气；（3）①精确的小数点后两位的溶液体积可以用滴定管或移液管；②滴定时为了减少实验误差，要做2~3次平行实验；③配平步骤2方程式，得出关系式2ClO₂——5I₂——10S₂O₃^2-
n(ClO₂)=C V₂×10^-3÷5= 2C V₂×10^-4mol
c(ClO₂)=2C V₂×10^-4÷V₂×10^-3×10=mol