Question

【题目】用浓盐酸与氯酸钾固体反应制氯气时，发现所得气体颜色偏深，经分析该气体主要含有Cl2和ClO2两种气体，某研究性学习小组拟用如图所示装置分离制得的混合气体，并测定两种气体的物质的量之比。

Ⅰ．查阅资料：

常温下二氧化氯为黄绿色气体，其熔点为－59.5℃，沸点为11.0℃，能溶于水，不溶于浓硫酸、四氯化碳，有强氧化性，能与NaOH溶液反应生成等物质的量的两种盐，其中一种为 NaClO3。

Ⅱ．制备与分离：

（1）实验加药品前应进行的实验操作是____________。

（2）装置C、E的作用分别是 _________、_________。

（3）F中ClO2与NaOH 溶液反应的离子方程式为_____________。

Ⅲ．测量与计算：

反应结束后，测得B、C装置分别增重 2.0g和 14 .2g，将D中的液体溶于水，配成2.5 L溶液，取 25.00 mL该溶液，调节试样的pH﹤2.0 ，加入足量的 KI晶体，振荡后，静置片刻；加入指示剂X ，用 0.200mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL 。（己知： 2ClO2+8H++10I－===5I2+2Cl－+4H2O；2Na2S2O3+I2===Na2S4O6 +2NaI ）

（4）指示剂X为_____，滴定终点时的现象是_______________。

（5）原装置收集到的ClO2物质的量为___________。

Ⅳ．结论：

（6）浓盐酸与氯酸钾固体反应的化学方程式为____________。

Answer 1

【答案】检查装置的气密性 吸收混合气体中的Cl2 安全瓶防倒吸 2ClO2 + 2OH－ === ClO3－+ ClO2－ + 2H2O 淀粉溶液 滴加最后一滴标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色 0.1mol 3KClO3 +10HCl===2ClO2↑+ 4Cl2↑+ 3KCl + 5H2O

【解析】

实验目的有二：①分离Cl2和ClO2混合气体，②测定Cl2和ClO2的物质的量之比。紧扣①思考装置的作用和所需实验操作，紧扣②中测定原理判断使用的指示剂和终点现象。最后由定量结果写出符合题意的化学方程式。

（1）制备气体的实验步骤通常是：连接仪器组成装置，检查装置气密性，加入试剂等等。故加药品前应检查装置气密性。

（2）根据相似相溶原理和题中信息，氯气易溶于四氯化碳，二氧化氯不溶于四氯化碳、较易液化，从而可实现它们的分离。装置C的作用是溶解吸收混合气体中的氯气，装置D可使二氧化氯冷凝成液体，装置E作为安全瓶能防止F中溶液倒吸至D中。

（3）F中NaOH溶液能吸收氯气、二氧化氯，防止污染空气。因氧化还原反应中化合价升降数相等，ClO2与NaOH 溶液反应生成等物质的量的两种盐，其中一种为 NaClO3，另一种只能是NaClO2，其离子方程式为2ClO2 + 2OH－＝ClO3－+ ClO2－ + 2H2O。

（4）用Na2S2O3标准溶液滴定含I2溶液时，使用淀粉做指示剂，滴定终点时的现象：滴加最后一滴标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色。

（5）由已知离子方程式得2ClO2~5I2~10Na2S2O3，则 25.00 mL溶液中，n(ClO2)＝n(Na2S2O3)/5＝0.200mol/L ×25.00×10－3L/5＝1.00×10－3mol，2.5L溶液（装置D收集到的ClO2）中n(ClO2)＝0.100mol。装置C增重14.2g为氯气，即n(Cl2)＝0.200mol。故装置A中生成ClO2、Cl2的物质的量之比为1:2，化学方程式为3KClO3 +10HCl===2ClO2↑+ 4Cl2↑+ 3KCl + 5H2O。