题目内容

【题目】ClO2是红黄色有毒气体,有刺激性气味,沸点为11℃,极易溶于水但不与水反应,遇热水缓慢水解成次氯酸、氯气和氧气,见光也易分解,因此其溶液置于冷暗处相对稳定。某校合作学习小组的同学欲制备二氧化氯水溶液并检验其性质。

Ⅰ.二氧化氯水溶液制备。

向圆底烧瓶中先加入10gKClO3固体和9gH2C2O4·2H2O(草酸),然后再加入5mL稀硫酸,用磁力搅拌器搅拌(如下图);将烧瓶放在热水浴中,保持水浴温度在60~80℃,至B中广口瓶内溶液呈深红黄色时停止加热。

回答下列问题:

(1)装置A用水浴加热的优点是_________________;装置A中水浴温度不宜低于60℃也不宜高于80℃,其原因是______________________。

(2)装置A中反应生成ClO2及KHSO4等产物的化学方程式为_________________。

(3)装置B的水中需放入冰块的目的是_________________,装置C的作用是_______________

Ⅱ.设计实验验证ClO2的氧化性。

(4)取适量ClO2水溶液加入H2S溶液中,振荡,得无色溶液。欲检验H2S的氧化产物,还需要用到的试剂是_______________________。

(5)证明ClO2的氧化性比Fe3+强的方案是______________________。

(6)将少量ClO2水溶液滴入盛有MnSO4溶液的试管中,振荡,有黑色沉淀生成,则该反应的离子方程式为______________________。

【答案】 受热均匀,且易控制温度 温度低,反应速率慢且生成的ClO2不易逸出;温度过高,会加剧ClO2水解 (写2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) 减少ClO2挥发和水解(或其他合理答案) 吸收尾气中的ClO2和Cl2 BaCl2溶液和稀盐酸(或盐酸酸化的BaCl2溶液) 将ClO2气体通入FeSO4溶液中,并滴入KSCN溶液,观察溶液颜色变化,若溶液变为血红色,则证明ClO2的氧化性比Fe3+强(或其他合理答案) 2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-

【解析】Ⅰ. (1)装置A用水浴加热的优点是受热均匀,且易控制温度;根据信息可知ClO2极易溶于水但不与水反应,遇热水缓慢水解成次氯酸、氯气和氧气;温度高,加剧ClO2水解,因此装置A中水浴温度不宜过高,但是温度如果太低,反应速率较慢,影响ClO2的生成;因此要控制水浴温度不宜低于60℃也不宜高于80℃;正确答案:受热均匀,且易控制温度;温度低,反应速率慢且生成的ClO2不易逸出;温度过高,会加剧ClO2水解。

(2)KClO3固体和H2C2O4·2H2O固体,在酸性条件下发生氧化还原反应,生成ClO2及KHSO4等,化学方程式为或(2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) ;正确答案:或(2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) 。

(3)装置B的水中需放入冰块,就是给气体ClO2降温,减少ClO2挥发和水解;装置C中氢氧化钠溶液能够吸收尾气中的ClO2和Cl2;正确答案:减少ClO2挥发和水解(或其他合理答案);吸收尾气中的ClO2和Cl2。

Ⅱ.(4)取适量ClO2水溶液加入H2S溶液中,振荡,得无色溶液,说明-2价的硫可能被氧化为亚硫酸根离子或硫酸根离子,因此欲检验H2S的氧化产物,需要用到BaCl2溶液和稀盐酸(或盐酸酸化的BaCl2溶液)进行检验;正确答案:BaCl2溶液和稀盐酸(或盐酸酸化的BaCl2溶液)进行检验。

(5)利用ClO2的氧化性把亚铁离子氧化为铁离子,再利用KSCN溶液检验铁离子的存在;具体操作:将ClO2气体通入FeSO4溶液中,并滴入KSCN溶液,观察溶液颜色变化,若溶液变为血红色,则证明ClO2的氧化性比Fe3+强;正确答案:将ClO2气体通入FeSO4溶液中,并滴入KSCN溶液,观察溶液颜色变化,若溶液变为血红色,则证明ClO2的氧化性比Fe3+强。(或其他合理答案)

(6)ClO2具有氧化性,能够把+2价锰氧化为+4价的黑色沉淀MnO2,反应的离子方程式为:2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-;正确答案:2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-。

练习册系列答案
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(1)基态锌原子的价电子排布式为____________________;锌的第二电离能I2(Zn)小于铜的第二电离能I2(Cu),其原因是____________________________________。

(2)O和S处于同一主族。H2O及H2S中,中心原子的杂化方式相同,键长及键角如图所示。

①H2O分子中的键长比H2S中的键长短,其原因是___________________________。

②H2O分子中的键角∠HOH比H2S分子中的键角∠HSH大,其原因是_________________。

(3)单质硫与热的NaOH浓溶液反应的产物之一为Na2S3。S32-的空间构型为_________,中心原子的杂化方式为_________________。

(4)噻吩()广泛应用于合成医药、农药、染料工业。

①噻吩分子中含有_______个σ键,分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则噻吩分子中的大π键应表示为______________。

②噻吩的沸点为84℃,吡咯()的沸点在129~131℃之间,后者沸点较高,其原因是__________________________________。

(5)硫化锌是一种半导体材料,其晶胞结构如图所示。

①已知A点的原子坐标参数为(0,0,0);B点的原子坐标参数为(,0,),则C点的原子坐标参数为__________。

②硫化锌晶体的密度为4.05g·cm-3,晶胞边长为anm,设NA为阿伏加德罗常数的数值,则a=_________(列出计算表达式即可)。

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