Question

【题目】ClO2是一种易溶于水难溶于有机溶剂的气体，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某同学在实验室中制取ClO2，并探究其性质。回答下列问题：

Ⅰ.ClO2的制备

实验室制备ClO2的反应原理为2NaClO2 ＋ Cl2 = 2ClO2 ＋ 2NaCl，装置如下图所示：

（1）装置A烧瓶中发生反应的离子方程式为___________________________。

（2）装置B中盛放的最佳试剂为________(填字母代号)；

a.NaOH溶液 　b.浓硫酸　 c.饱和食盐水　 d.CCl4 e.饱和石灰水

（3）控制滴加浓盐酸的速率，使产生的气体缓缓通过装置D，其目的是______________________________________________________________。

Ⅱ.探究ClO2的氧化性,按下图所示装置进行实验：

（4）完成下列表格中的空格：

洗气瓶	现象或作用	解释原因
X	溶液由浅绿色变成棕黄色	反应的离子方程式为_________________
Y	溶液中出现淡黄色沉淀	反应的离子方程式为______________
Z	NaOH溶液的作用是________________________	反应的化学方程式为 2NaOH ＋ 2ClO2 = NaClO2 ＋ NaClO3 ＋ H2O

Ⅲ.测定水中的浓度

用碘量法测定水中ClO2浓度的实验步骤：取100 mL的水样加稀硫酸调节pH至2～3，加入一定量的KI溶液，充分振荡后，再加入几滴指示剂，用2.0×10－4 mol/L标准Na2S2O3溶液进行滴定(已知：2ClO2 + 10I- + 8H+ = 5I2 + 2Cl- + 4H2O ；2S2O32－ ＋ I2 = S4O62－ ＋ 2I－ )。

（5）若达到滴定终点时，消耗15.00 mL 标准Na2S2O3溶液，则水样中ClO2的浓度是 _________ mol/L。

Answer 1

【答案】MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O c 使NaClO2和Cl2充分反应，降低ClO2中Cl2的含量 5Fe2＋＋ClO2＋4H＋===5Fe3＋＋Cl－＋2H2O 5S2－＋2ClO2＋8H＋===5S↓＋2Cl－＋4H2O 吸收尾气，防止污染环境 6×10-6

【解析】

Ⅰ. 由题目中所给信息和实验装置图可知：本实验首先用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2，经除杂、干燥后在D中与亚氯酸钠固体反应生成ClO2，B装置除去氯气中的氯化氢，C装置用浓硫酸进行干燥， E用于除去ClO2中的未反应的Cl2，F可用向上排空法、或排水法收集，G用于吸收尾气；

Ⅱ. ClO2通入FeCl2溶液中，Fe2+被氧化为Fe3+，溶液由浅绿色变成棕黄色；通入Na2S溶液中，S2—离子被氧化为S，溶液中出现淡黄色沉淀；通入NaOH溶液，ClO2被NaOH溶液吸收，防止污染环境；

Ⅲ. 根据关系式2ClO2～10I-～5I2～10S2O32-先计算出ClO2的物质的量，然后再计算出浓度。

Ⅰ.（1）浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2，反应的方程式为MnO2+4HCl（浓）MnCl2++Cl2↑+2H2O，离子反应为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

（2）生成的氯气中混有HCl和水，为制备纯净干燥的氯气，根据氯气不溶于饱和食盐水的性质，可用饱和食盐水除去气体中混有的HCl杂质，然后用浓硫酸干燥除去水，故答案为：c；

（3）控制滴加浓盐酸的速率，可以控制Cl2的生成速率，使Cl2气体缓慢通入盛有NaClO2的装置D，使Cl2被NaClO2均匀、充分吸收，降低ClO2中Cl2的含量，故答案为：使NaClO2和Cl2充分反应，降低ClO2中Cl2的含量；

Ⅱ. （4）.ClO2通入FeCl2溶液中，Fe2+被氧化为Fe3+，溶液由浅绿色变成棕黄色，反应的离子方程式为5Fe2＋＋ClO2＋4H＋=5Fe3＋＋Cl－＋2H2O；ClO2通入Na2S溶液中，S2—离子被氧化为S，溶液中出现淡黄色沉淀，反应的离子方程式为5S2－＋2ClO2＋8H＋=5S↓＋2Cl－＋4H2O；通入NaOH溶液，ClO2被NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为2NaOH ＋ 2ClO2 = NaClO2 ＋ NaClO3 ＋ H2O，NaOH溶液的作用是吸收ClO2，防止污染环境，故答案为：5Fe2＋＋ClO2＋4H＋=5Fe3＋＋Cl－＋2H2O；5S2－＋2ClO2＋8H＋=5S↓＋2Cl－＋4H2O；吸收尾气，防止污染环境；

Ⅲ. （5）.根据题意发生反应：2ClO2+8H++10I-=2Cl-+4H2O+5I2，2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可得2ClO2～10I-～10S2O32-，100 mL的水样中n(ClO2)=（2.0×10－4 mol/L×15.00 ×10－3 L）/5=6×10-6 mol/L，故答案为：6×10-6。