Question

12．二氧化氯（ClO₂）是高效、低毒的消毒剂，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛．但ClO₂的稳定性差，所以将ClO₂用稳定剂吸收，使用时加酸释放出ClO₂．实验室用NaClO₃与Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反应，水浴80℃制得ClO₂，实验装置如图1：
完成下列填空：

（1）写出制备ClO₂的化学方程式2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O．
（2）使用热水浴的优点是受热均匀，易控温；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度过快，可能造成的后果是稳定剂来不及充分吸收ClO₂．
（3）图2是两种稳定剂加酸后释放ClO₂的浓度随时间的变化图，若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是稳定剂2，原因是稳定剂2可以缓慢释放ClO₂，能较长时间维持保鲜所需的浓度．
（4）用ClO₂处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐，若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是d
a．明矾           b．碘化钾           c．盐酸          d．硫酸亚铁
（5）某同学在实验室测定某消毒剂中ClO₂的含量，其实验操作如下：
Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的KI溶液，再加入3mL稀硫酸
Ⅱ．取10mL消毒剂于锥形瓶中，ClO₂与KI反应的离子方程式为：2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O
Ⅲ．用0.100mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定碘单质（I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-），淀粉作指示剂，达到滴定终点时用去20.00mL Na₂S₂O₃标准溶液．滴定至终点的现象是蓝色消失，且半分钟内不恢复，测得该消毒剂中ClO₂的含量为2.7 g/L．

Answer 1

分析 （1）用NaClO₃与Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反应，水浴80℃制得ClO₂，根据元素守恒可写出化学方程式；
（2）使用热水浴加热，使试管受热均匀且易控制温度；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度过快，则产生的ClO₂的速率较快，稳定剂可能来不及充分吸收ClO₂；
（3）由图可知，稳定剂2可以缓慢释放ClO₂，能较长时间维持保鲜所需的浓度；
（4）亚氯酸盐具有氧化性，Fe²⁺将ClO₂^-还原成Cl^-，Fe²⁺ 被氧化为铁离子；
（5）用Na₂S₂O₃标准溶液滴定碘单质，淀粉作指示剂，达到滴定终点时溶液蓝色褪去，根据反应2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O及I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-，可得关系式ClO₂～5S₂O₃^2-，实验中用去 Na₂S₂O₃的物质的量为0.100mol/L×0.02L=0.002 mol，所以10mL消毒剂中含有的物质的量为0.002 mol÷5=0.0004mol，据此确定消毒剂中ClO₂的含量；

解答 解：（1）用NaClO₃与Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反应，水浴80℃制得ClO₂，反应的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，
故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；
（2）使用热水浴加热，使试管受热均匀且易控制温度；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度过快，则产生的ClO₂的速率较快，稳定剂可能来不及充分吸收ClO₂，
故答案为：受热均匀，易控温；稳定剂来不及充分吸收ClO₂；
（3）由图可知，稳定剂2可以缓慢释放ClO₂，能较长时间维持保鲜所需的浓度，所以稳定剂2好，
故答案为：稳定剂2；稳定剂2可以缓慢释放ClO₂，能较长时间维持保鲜所需的浓度；
（4）若要除去超标的亚氯酸盐，ac均不能还原亚氯酸盐，b中KI具有还原性但氧化产物不适合饮用水使用，只有d中Fe²⁺将ClO₂^-还原成Cl^-，Fe²⁺ 被氧化为铁离子，且铁离子水解生成胶体可净化饮用水，则最适宜的是d，
故答案为：d；
（5）用Na₂S₂O₃标准溶液滴定碘单质，淀粉作指示剂，达到滴定终点时溶液蓝色消失，且半分钟内不恢复，根据反应2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O及I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-，可得关系式ClO₂～5S₂O₃^2-，实验中用去 Na₂S₂O₃的物质的量为0.100mol/L×0.02L=0.002 mol，所以10mL消毒剂中含有的物质的量为0.002 mol÷5=0.0004mol，所以消毒剂中ClO₂的含量为$\frac{0.0004×67.5g}{0.01L}$=2.7g/L，
故答案为：蓝色消失，且半分钟内不恢复；2.7．

点评 本题以ClO₂的制备、吸收、释放为载体考查实验制备方案设计、基本操作、对装置及操作的分析评价等，注意根据问题进行制备流程分析，题目难度中等．