Question

【题目】二氧化氯（ClO2）是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为11℃，可用于处理部分含硫废水。某小组在实验室中利用下列装置制备ClO2（此制备方法中经空气稀释的SO2与ClO2不反应）。

回答下列问题：

（1）仪器X的名称是________。

（2）欲选择上图中的装置收集ClO2，其连接顺序为a→_________________________（按气流方向，用小写字母表示）。

（3）装置C的作用是_________，装置E中反应的离子方程式为________________________。

（4）处理含硫（Na2S）碱性废水时，ClO2与Na2S反应（S2-被氧化为SO42-）的离子方程式为__________；处理含硫碱性废水时，相同条件下同体积的ClO2相对于Cl2的优点是__________________________。

（5）ClO2很不稳定，需现用现配，为测定所得溶液中ClO2的含量，进行下列实验：

步骤1：准确量取V1 mL ClO2溶液加入锥形瓶中。

步骤2：用稀硫酸调节ClO2溶液的pH≤2.0，再加入足量KI晶体，静置片刻。

步骤3：加入指示剂，用c mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点时，消耗V2 mL Na2S2O3标准溶液。

（已知：2ClO2+8H++10I-===2C1-+5I2+4H2O；2S2O32-+I2===2I-+S4O62-）

①配制100mL c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液时，用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管和______。

②原溶液中ClO2的含量为____________（用含c、V1、V2的代数式表示）g·L-1。

Answer 1

【答案】分液漏斗 d→e→g→h→b→c→f 防倒吸 SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42 8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+； ClO2除硫效果更好，ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍； 100mL容量瓶 g/L

【解析】

（1）根据仪器的构造及用途作答；

（2）装置A中亚硫酸钠与浓硫酸发生反应制备二氧化硫气体，在装置E中发生生成二氧化氯的反应，为防止倒吸，A与E之间连接装置C，二氧化氯沸点较低，故在B中冰水浴收集，最后用D装置中的氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，据此分析解答；

（3）装置C为安全瓶，根据其用途作答；装置E中发生氧化还原反应，根据电子转移数守恒配平该反应；

（4）ClO2具有强氧化性，与Na2S发生氧化还原反应；结合ClO2在水中的溶解度比氯气大，且除硫效果彻底、产物无污染等角度分析作答；

（5）①根据配制100 ml c molL-1Na2S2O3标准溶液的实验操作步骤分析所缺玻璃仪器；
②由反应可得关系式：2ClO2～5I2～10S2O32-，根据关系式计算ClO2的物质的量浓度，进而计算其含量；

（1）仪器X与橡皮管连接，平衡内外气压，便于液体顺利留下，该仪器的名称是分液漏斗，

故答案为：分液漏斗；

（2）二氧化硫从a进入装置E中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a→d→e，再连接E装置中的g，二氧化氯沸点较低，故在B中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接b，最后用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，连接顺序为：a→d→e→g→h→b→c→f；

故答案为：d→e→g→h→b→c→f；

（3）二氧化硫从a若进入装置E中反应，可能会倒吸，故再A与E之间安装C装置，其作用是防止倒吸，而E为发生装置，其中二氧化硫与NaClO3反应的离子方程式为：SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42，

故答案为：防倒吸；SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42；

（4）S2－被氧化为SO42－，ClO2会被还原为稳定的Cl，根据氧化还原反应中得失电子数守恒可知，该离子方程式为：8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+；与氯气相比，ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍；

故答案为：8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+；ClO2除硫效果更好，ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍。

（5）①称量后在烧杯中溶解，并用玻璃棒搅拌，移入100 mL容量瓶中，加水至距离容量瓶刻度线12 cm处改用胶头滴管定容，

故答案为：100mL容量瓶；

②由反应可得关系式：2ClO2～5I2～10S2O32-，可知V1 mL×c(ClO2)：V2mL×c(Na2S2O3)=2：10，则c(ClO2) = mol/L，则其含量为 mol/L×67.5 g/mol = g/L，

故答案为： g/L。