题目内容

18．二氧化氯（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℃，可用于处理含硫废水．某小组在实验室中探究 ClO2 与 Na2S 的反应．回答下列问题：
（1）ClO2 的制备
已知：SO2+2NaClO3+H2SO4═2ClO2↑+2NaHSO4

①装置 A 中反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+H2O．
②欲收集干燥的 ClO2，选择图1中的装置，其连接顺序为 a→g→h→b→c→e→f→d（按气流方向，用小写字母表示）
③装置 D 的作用是冷凝并收集ClO2．
（2）ClO2 与 Na2S 的反应
将上述收集到的 ClO2 用 N2 稀释以增强其稳定性，并将适量的稀释后的 ClO2 通入如图2所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液．一段时间后，通过下列实验探究 I 中反应的产物．
 操作步骤 实验现象 结论
 取少量I中溶液于试管甲中，滴加品红溶液和盐酸 品红始终不褪色 ①无SO2（或HSO3-或SO32-）生成
 另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba（OH）2溶液，振荡 ②白色沉淀 有SO42-生成
 ③继续在试管乙中滴加Ba（OH）2溶液至过量，静置，取上层清液于试管丙内
加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液		 有白色沉淀生成 有Cl-生成
④ClO2 与 Na2S 反应的离子方程式为8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+．用于处理含硫废水时，ClO2 相对于Cl2 的优点是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（任写一条）．

分析 （1）ClO2 的制备：装置A中又Cu与浓硫酸发生反应制备二氧化硫气体，在装置B中发生生成二氧化氯的反应，为防止倒吸，A与B之间连接装置E，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，最后用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；
（2）①品红不褪色，说明无SO2（或HSO3-或SO32-）生成；
②硫酸钡为白色沉淀；
③用硝酸酸化的硝酸银可验证氯离子；
④根据实验可知ClO2 与 Na2S 反应有氯离子、硫酸根离子的生成；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．

解答 解：（1）①装置 A 中反应Cu与浓硫酸制备二氧化硫，化学方程式为：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+H2O；
故答案为：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+H2O；
②二氧化硫从a进入装置B中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a→g→h，为反应充分，故再连接B装置中的b，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接e，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→g→h→b→c→e→f→d；
故答案为：g→h→b→c→e→f→d；
③装置D的作用为冷凝并收集ClO2；
故答案为：冷凝并收集ClO2；
（2）将适量的稀释后的 ClO2 通入如图2所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液，
①取少量I中溶液于试管甲中，滴加品红溶液和盐酸，品红始终不褪色，说明溶液中无SO2（或HSO3-或SO32-）生成；
故答案为：SO2（或HSO3-或SO32-）；
②另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba（OH）2溶液，振荡，有SO42-生成，硫酸根与钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀；
故答案为：白色沉淀；
③结论为有Cl-生成，有白色沉淀生成，氯化银为不溶于酸的白色沉淀，检验氯离子，故操作为：继续在试管乙中滴加Ba（OH）2溶液至过量，静置，取上层清液于试管丙内加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液；
故答案为：加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液；
④由上述分析可知ClO2 与 Na2S 反应有氯离子、硫酸根离子的生成，故发生的离子方程式为：8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；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．

点评 本题考查了物质的制备和性质探究，涉及方程式的书写，实验装置的连接等知识点，综合性较强，侧重于对学生将知识运用和解决问题的能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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