Question

【题目】由于氯气会与自来水中的有机物发生反应，生成对人体有害的物质，人们尝试研究并使用新的自来水消毒剂，如ClO2气体就是一种新型高效含氯消毒剂。某兴趣小组通过下图所示装置(夹持装置略)对其进行制备、收集、吸收并制取 NaClO2。

(1)图中装置有一明显错误，请指出并纠正：___________。

(2)打开B的活塞，A中有ClO2生成，写出其反应的离子方程式：___________。

(3)D中吸收ClO2后生成NaClO2和 NaHCO3，写出D中所发生反应的离子方程式：___________。

(4)E中溶液出现黄色能否说明ClO2未被H2O2和Na2CO3的混合溶液充分吸收，判断并说明理由：___________。

(5)另一种制备ClO2的方法是用NaClO3与盐酸反应，同时有Cl2生成，产物中Cl2体积约占1/3。则每生成0.5 mol ClO2，转移___________mol e－。

Answer 1

【答案】C装置中导气管应该长进短出 SO32-+ 2H++2ClO3-=2ClO2↑+ H2O+SO42- 2CO32-+ 2H2O2+2ClO2=2ClO2-+ O2+2HCO3- 不能。因为D装置中有O2产生，O2也可能将I-氧化为I2 0.5

【解析】

本实验的目的是由稀硫酸、NaClO3和Na2SO3制备、收集ClO2气体，并吸收ClO2制取NaClO2。而ClO2的相对分子质量比空气的平均相对分子质量（29）大，所以ClO2的密度比空气大，应用向上排空气法收集ClO2。用H2O2和Na2CO3溶液吸收ClO2，分析氯元素化合价可知ClO2作氧化剂，而Na2CO3一般不具有还原性，推测H2O2作还原剂， I-具有较强的还原性，能被ClO2、O2氧化I2，运用电子得失守恒、元素守恒来配平反应方程式。据此分析解答。

(1)ClO2气体的密度比空气大，应该选用向上排空气法收集，装置C中进气导管口应接近集气瓶底部，出气导管口应与瓶塞平齐，所以图中装置C中导气管应该“长进短出”。

(2)依题意，稀硫酸、NaClO3和Na2SO3混合能产生ClO2，氯元素化合价由+5价降低到+4价，表明ClO3-表现氧化性，而SO32-具有较强的还原性，所以其离子方程式为SO32-+ 2H++2ClO3-=2ClO2↑+ H2O+SO42-。

(3)由题意知ClO2与H2O2、Na2CO3接触生成NaClO2和 NaHCO3，氯元素化合价由ClO2的+4价变化到NaClO2的+3价，ClO2作氧化剂，碳元素化合价没变，只能是H2O2中的-1价氧被氧化为O2，H2O2作还原剂，所以D中发生反应的离子方程式为2CO32-+ 2H2O2+2ClO2=2ClO2-+ O2↑+2HCO3-。

(4)KI溶液变黄说明有I2生成，即I-被氧化成I2，除ClO2能氧化I-外，混合气体中的O2也能氧化I-，所以E中溶液出现黄色不能说明ClO2未被H2O2和Na2CO3的混合溶液充分吸收，因为D装置中有O2产生，O2也可能将I-氧化为I2。

(5) NaClO3与盐酸反应有ClO2和Cl2生成，根据“互不交叉原理”，NaClO3转化为ClO2，HCl转化为Cl2，且ClO2与Cl2化学计量数之比为2:1，其反应方程式及转移的电子数为2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O~转移电子2e-。根据方程式计量关系可知每0.5molClO2生成时转移0.5mole-。