Question

18．二氧化氯（ClO₂）作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织（WHO）列为AI级安全消毒剂．常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，温度过高或水溶液中ClO₂的质量分数高于30%等均有可能引起爆炸，易与碱液反应生成盐和水．
（1）某研究小组设计如图所示实验制备ClO₂溶液，其反应的化学方程式为
2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KHSO₄+2ClO₂+2CO₂+2H₂O．

①在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其温度保持在60～80℃之间．控制温度的目的是使反应正常进行，并防止温度过高引起爆炸．
②装置A用于溶解产生的二氧化氯气体，其中最好盛放b（填字母）．
a．20mL 60℃的温水          b．100mL冰水
c．100mL饱和食盐水         d．100mL沸水
③在烧瓶中加入12.25g KClO₃和9g草酸（H₂C₂O₄），然后再加入足量的稀硫酸，水浴加热，反应后生成ClO₂的质量为6.75g
（2）用ClO₂处理过的饮用水（pH为5.5～6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子（Cl₂^-）．饮用水中ClO₂、Cl₂^-的含量可用连续碘量法进行测定，实验步骤如下：
步骤1：准确量取一定体积的水样加入锥形瓶中；
步骤2：调节水样的pH至7.0～8.0；
步骤3：加入足量的KI晶体；
步骤4：加入少量指示剂，用一定浓度的Na₂S₂O₃溶液滴定至终点；
步骤5：再调节溶液的pH2.0；
步骤6：继续用相同浓度的Na₂S₂O₃溶液滴定至终点．
步骤1中若要量取20.00mL水样，则应选用的仪器是25mL酸式滴定管．
②步骤1～4的目的是测定水样中ClO₂的含量，其反应的化学方程式为：2ClO₂+2KI═2KClO₂+I₂，2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，则步骤4中加入的指示剂为淀粉溶液，滴定达到终点时溶液的颜色变化为溶液蓝色褪去，且30秒内不恢复蓝色．
③步骤5的目的是用I^-将溶液中的Cl₂^-还原为Cl^-以测定其含量，该反应的离子方程式为ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①由题目所给信息可知，温度过高，二氧化氯的水溶液有可能爆炸，应降低反应温度；
②常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，为防止在较高温度下发生爆炸，应用冷水吸收；
③根据氯酸钾和草酸的质量关系判断反应的过量问题，计算生成二氧化氯的质量；
（2）①用ClO₂处理过的饮用水（pH为5.5～6.5），水样呈酸性，应选用酸式滴定管量取水样；
②碘与淀粉变蓝，用淀粉溶液作指示剂，反应中生成碘单质显示蓝色，反应后无碘单质，蓝色褪去；
③根据I^-被氧化为I₂，ClO₂^-还原为Cl^-书写离子方程式．

解答 解：（1）①由题目所给信息可知，温度过高，二氧化氯的水溶液有可能爆炸，应降低反应温度，温度低于100℃的水浴加热，用温度计控制温度，
故答案为：使反应正常进行，并防止温度过高引起爆炸；
②二氧化氯易溶于水，则可用水吸收，为防止温度过高而爆炸，应在低温下吸收，则b符合，故答案为：b；  
③n（KClO₃）=$\frac{12.25g}{122.5g/mol}$=0.1mol，n（H₂C₂O₄）=$\frac{9g}{90g/mol}$=0.1mol，
根据方程式2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O可知道，H₂C₂O₄过量，用KClO₃的量计算，
则生成的n（ClO₂）=0.1mol，m（ClO₂）=0.1mol×67.5g/mol=6.75g，
故答案为：6.75g；
（2）①根据题意水样pH为5.5～6.5，呈酸性，且25mL与所量取的体积接近，故用25mL酸式滴定管，
故答案为：25mL酸式滴定管；
②根据题意可知滴定过程中出现了碘单质，碘与淀粉变蓝，故选淀粉做指示剂．滴定到终点时，碘单质正好反应完，故滴定达到终点时溶液的颜色变化为溶液蓝色褪去，且30秒内不恢复蓝色，
故答案为：淀粉溶液；溶液蓝色褪去，且30秒内不恢复蓝色；
③步骤5的目的是用I^-将溶液中的ClO₂^-还原为Cl^-以测定其含量，则I^-被氧化为I₂，故该反应的离子方程式为ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案为：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．

点评 本题将元素化合物知识与生产工艺结合起来，引导我们关注化学学科的应用性和实践性，我们要在“相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理”等方面，加强对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用熟悉程度，提高对新信息的处理能力，题目难度中等．