Question

12．二氧化氯（ClO₂，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，答下列问題：
（1）工业上可用KC1O₃与Na₂SO₃在H₂SO₄存在下制得ClO₂，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为2：1．
（2）实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料，通过图1过程制备ClO₂：

①电解时发生反应的化学方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 3H₂↑+NCl₃．
②除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是c（填标号）．
a．水b．碱石灰   c．浓硫酸    d．饱和食盐水
（3）用图2装置可以测定混合气中ClO₂的含量：
Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50mL水溶解后，再加入 3mL 稀硫酸：
Ⅱ．在玻璃液封装置中加入水．使液面没过玻璃液封管的管口；
Ⅲ．将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；
Ⅳ．将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中：
Ⅴ．用0.1000mol•L^-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液．在此过程中：
①锥形瓶内ClO₂与碘化钾反应的离子方程式为2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O．
②滴定至终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变．
③测得混合气中ClO₂的质量为0.02700 g．

Answer 1

分析 （1）KClO₃在H₂SO₄存在下与Na₂SO₃反应，SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由电子、电荷守恒可知该离子反应为2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O；
（2）由生产流程可知氯化铵在盐酸溶液中进行电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl₃，电解方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，在NCl₃溶液中加入NaClO₂，可生成ClO₂、NH₃和X，X中含Cl^-、OH^-，
①由生产流程可知氯化铵在盐酸溶液中进行电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl₃，电解方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；
②由信息可知，ClO₂易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，氨气为碱性气体，利用性质差异分离提纯；
（3）①由题目信息可知，ClO₂通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应，氧化I^-为I₂，自身被还原为Cl^-，同时生成水；
②淀粉遇碘单质变蓝；
③根据关系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃计算n（ClO₂），再根据m=nM计算m（ClO₂）；

解答 解：（1）KClO₃在H₂SO₄存在下与Na₂SO₃反应制得ClO₂，可知SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由电子、电荷守恒可知该离子反应为2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O，氧化剂为KClO₃，还原剂为Na₂SO₃，由离子反应可知该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为2：1，
故答案为：2：1；
（2）①由生产流程可知氯化铵在盐酸溶液中电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl₃，电解方程式为：NH₄Cl+2HClNCl₃+3H₂↑，
故答案为：NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；
②除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是和氨气反应，但不能和ClO₂反应，ClO₂易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，
a．ClO₂易溶于水，不能利用水吸收氨，故a错误；
b．碱石灰不能吸收氨气，故b错误；
c．浓硫酸可以吸收氨气，且不影响ClO₂，故c正确；
d．ClO₂易溶于水，不能利用饱和食盐水吸收氨气，故d错误；
故答案为：c；
（3）①由题目信息可知，ClO₂通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应，氧化I^-为I₂，自身被还原为Cl^-，同时生成水，反应离子方程式为2ClO₂+10I^-+8H⁺═2Cl^-+5I₂+4H₂O，
故答案为：2ClO₂+10I^-+8H⁺═2Cl^-+5I₂+4H₂O；
②V中加入的指示剂通常为淀粉溶液，碘单质遇到淀粉变蓝色，滴定反应为I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，滴定至终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色，
故答案为：溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变；
③用0.1000mol•L^-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液．含有Na₂S₂O₃物质的量为0.02 L×0.1mol/L=0.002 mol，则：
根据关系式：2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃，
           2           10
           n（ClO₂） 0.002mol
所以n（ClO₂）=0.0004mol，
所以m（ClO₂）=0.004 mol×67.5g/mol=0.02700g，
故答案为：0.02700；

点评 本题考查物质含量的测定，为高频考点，为2015年高考真题，把握物质的性质、制备流程、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，综合性较强，题目难度中等．