题目内容
15．二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水．工业上用潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60时反应制得．某学生拟有图1所示的装置模拟制取并收集ClO2．
（1）B必须放在冰水浴中控制温度，其原因是使ClO2充分冷凝，减少挥发
（2）反应后在装置C中可得NaClO2溶液．已知NaClO2饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2．根据图2所示的NaClO2的溶解度曲线，请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2的操作步骤：a蒸发结晶；b趁热过滤；
③洗涤；④干燥．
（3）亚氯酸钠（NaClO2）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业．它在碱性环境中稳定存在．某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下．
①Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是Na2SO3、H2O（填化学式）．
②Ⅱ中反应的离子方程式是2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O．
③A的化学式是H2SO4，装置Ⅲ中A在阳极区产生．
④ClO2是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备．写出该制备反应的化学方程式5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O．
⑤NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl．取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液，分别与足量FeSO4溶液反应时，消耗Fe2+的物质的量相同．（填“相同”，“不同”或“无法判断”）
分析 模拟制取并收集ClO2时关注二氧化氯的特殊物理性质其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水，故制备时要适当控制温度防挥发，从尾气处理装置中得到的NaClO2溶液中制得NaClO2的操作蒸发结晶；
（1）二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行；
（2）从溶液中制取溶质，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法；
（3）硫酸钠溶液通入离子隔膜电解池中，ClO2和双氧水在II中发生氧化还原反应生成NaClO2和气体a，该反应中Cl元素化合价由+4价变为+3价，则O元素化合价由-1价变为0价，所以生成的气体a是O2，离子反应方程式为2 ClO2+H2O2+2OH-=2 ClO2-+O2↑+2H2O；III中发生电解，根据图知，生成氢氧化钠，阴极上生成氢气同时阴极附近生成NaOH，所以生成的气体b是H2；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以a是O2，同时生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性条件下，I中NaClO2、Na2SO3发生氧化还原反应，离子反应方程式为2ClO3-+2H++SO32-=2ClO2↑+SO42-+H2O；
①同一化学反应中，失电子化合价降低的反应物是还原剂；
②碱性条件下，ClO2、H2O2发生氧化还原反应生成氧气、ClO2-和水；
③通过以上分析知，A是硫酸，硫酸在阳极附近生成；
④亚氯酸钠和稀盐酸反应生成ClO2和NaCl、水；
⑤已变质和未变质的NaClO2与Fe2+反应都生成Cl-，根据转移电子守恒判断．
解答 解：（1）二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行，所以应该采用冰水浴，故答案为：使ClO2充分冷凝，减少挥发；
（2）从溶液中制取溶质，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，防止析出晶体NaClO2•3H2O，趁热过滤，故答案为：蒸发结晶；趁热过滤；
（3）硫酸钠溶液通入离子隔膜电解池中，ClO2和双氧水在II中发生氧化还原反应生成NaClO2和气体a，该反应中Cl元素化合价由+4价变为+3价，则O元素化合价由-1价变为0价，所以生成的气体a是O2，离子反应方程式为2 ClO2+H2O2+2OH-=2 ClO2-+O2↑+2H2O；III中发生电解，根据图知，生成氢氧化钠，阴极上生成氢气同时阴极附近生成NaOH，所以生成的气体b是H2；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以a是O2，同时生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性条件下，I中NaClO2、Na2SO3发生氧化还原反应，离子反应方程式为2ClO3-+2H++SO32-=2ClO2↑+SO42-+H2O；
①同一化学反应中，失电子化合价降低的反应物是还原剂，I中反应方程式为2ClO3-+2H++SO32-=2ClO2↑+SO42-+H2O，还原剂是Na2SO3；III中氧化剂和还原剂都是水，故答案为：Na2SO3；H2O；
②碱性条件下，ClO2、H2O2发生氧化还原反应生成氧气、ClO2-和水，离子方程式为2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O，故答案为：2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O；
③通过以上分析知，电解硫酸钠溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，同时生成硫酸，所以A是硫酸，硫酸在阳极附近生成，故答案为：H2SO4；阳；
④亚氯酸钠和稀盐酸反应生成ClO2和NaCl、水，反应方程式为5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O，故答案为：5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O；
⑤Fe2+与变质前后的NaClO2反应，最后的还原产物都是NaCl，根据电子守恒消耗的Fe2+物质的量应相同，故答案为：相同．
点评 本题考查制备实验方案设计，为高频考点，明确I、II、III中发生的反应及物质的性质是解本题关键，难点是离子方程式的书写，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，明确物质的性质是解本题关键，难度中等．
| A． | 为测定新制氯水的pH，用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上，与标准比色卡对照即可 | |
| B． | 燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施 | |
| C． | 要将溶解在CCl4中的碘单质分离出来，可以用蒸馏法，因为碘易升华，先分离出来 | |
| D． | 提纯混有少量硝酸钾的氯化钠，应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法 |
| A． | M的氧化物易溶于水 | |
| B． | 碳的最简单氢化物的稳定性强于A的 | |
| C． | 钾和B组成的化合物的水溶液显碱性 | |
| D． | A、B形成的化合物中可能含有离子键 |
已知：（NH4）2SO4、FeSO4•7H2O、莫尔盐[（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O]的溶解度如下表：
| 温度/℃ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| （NH4）2SO4/g | 73.0 | 75.4 | 78.0 | 81.0 | 84.5 |
| FeSO4•7H2O/g | 40.0 | 48.0 | 60.0 | 73.3 | - |
| （NH4）2SO4•FeSO4•6H2O/g | 18.1 | 21.2 | 24.5 | 27.9 | 31.3 |
（2）“复分解”制备莫尔盐晶体的基本实验步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用乙醇洗涤、干燥．用乙醇洗涤的目的是洗去杂质，减少莫尔盐晶体溶解损失，便于快速干燥．
（3）“沉淀”时得到的FeC2O4•2H2O沉淀需用水洗涤干净．检验沉淀是否洗涤干净的方法是用小试管取少量最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，如出现白色沉淀，说明沉淀没有洗涤干净，否则，沉淀已洗涤干净．
（4）“结晶”时应将溶液放在黑暗处等待晶体的析出，这样操作的原因是黑暗可以防止晶体分解．
（5）请补全测定草酸合铁酸钾产品中Fe3+含量的实验步骤【备选试剂：KMnO4溶液、锌粉、铁粉、NaOH溶液】：
步骤1：准确称取所制备的草酸合铁酸钾晶体a g，配成250mL待测液．
步骤2：用移液管移取25.00mL待测液于锥形瓶中，加入稀H2SO4酸化，加入足量KMnO4溶液，C2O42-转化为CO2被除去．
步骤3：向步骤2所得溶液中加入稍过量的锌粉加热至充分反应（溶液黄色刚好消失），过滤、洗涤、将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中．
步骤4：用c mol•L-1 KMnO4标准溶液滴定步骤3所得溶液至终点，消耗V mL KMnO4标准溶液．
（1）CuFeS2中的Fe的化合价为+2，则被氧化的元素为Fe和CuFeS2中的S（填元素名称）
（2）工业生产中利用上述反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾（CuSO4•5H2O）：
①分析下列表格（其中Ksp是相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数）：
| Ksp | 氢氧化物开始沉淀时的pH | 氢氧化物沉淀完全时的pH | |
| Fe3+ | 2.6×10-39 | 1.9 | 3.2 |
| Cu2+ | 2.2×10-20 | 4.7 | 6.7 |
②步骤三中的具体操作方法是蒸发浓缩，冷却结晶
（3）工业上冶炼铜的方法之一为：
Cu2S（s）+2Cu2O（s）=6Cu（s）+SO2（g）△H
已知：①2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=Cu2O（s）△H=-12kJ/mol
②2Cu（s）+S（s）=Cu2S（s）△H=-79.5kJ/mol
③S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296.8kJ/mol
则该法冶炼铜的反应中△H=-193.3kJ•mol-1．
| A． | 2min时，c（SO2）=0.6mol•L-1 | |
| B． | 再向容器中充入1mol SO3，达到新平衡，n（SO2）：n（SO3）=2：1 | |
| C． | 用O2表示4min内的反应速率为0.1mol•（L•min）-1 | |
| D． | 4min后，若升高温度，平衡向逆方向移动，平衡常数K增大 |