Question

17．二氧化氯（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℃．某小组在实验室中拟用图所示装置制取并收集C1O₂．冋答下列问题：
（1）C1O₂的制备

已知：SO₂+2NaClO₃+H₂SO₄═2C1O₂↑+2NaHSO₄
①装置A中反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②欲收集干燥的C1O₂，选择图中的装罝，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．
④若没有E装置，会造成的严重后果是B中的溶液会倒吸进入A中，造成烧瓶炸裂．
（2）ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO₂溶液．为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了下列实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10.00mL，稀释成100.00mL试样；量取V₁mL试样加入到锥形瓶中；
步骤2：调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；
步骤3：加入淀粉指示剂，用c mol/LNa₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．（已知2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）
①步骤2的反应中氧化产物的电子式为．
②滴定终点的实验现象是溶液恰好由蓝色变无色，并保持30s不变．
③原C1O₂溶液的浓度为$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用少骤中的字母代数式表示）．
④若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果偏高；若滴定开始仰视读数，滴定终点时正确读数，则测定结果偏低．（填“偏高”“偏低”或“不变”）．

Answer 1

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步骤2中的氧化产物为碘，据此书写；
②碘反应完毕，加入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液蓝色褪去；
③根据关系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃计算c（ClO₂）；
④根据实验操作中滴定液体积大小的影响来回答判断．

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↑+2H₂O；
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；
④若无装置E，B中的溶液会倒吸进入A中，造成烧瓶炸裂；
故答案为：B中的溶液会倒吸进入A中，造成烧瓶炸裂；
（2）①二氧化氯具有氧化性，在酸性环境下，能将碘离子氧化，反应的原理方程式为：2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O，氧化产物为碘，电子式为：；
故答案为：；
②碘反应完毕，加入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液蓝色变为无色，且30s内不变色，说明反应到达终点；
故答案为：溶液恰好由蓝色变无色，并保持30s不变；
③设原ClO₂溶液的浓度为x，
    2ClO₂ ～5I₂ ～10Na₂S₂O₃
    2mol            10mol
 $\frac{0.01x×{V}_{1}×1{0}^{-3}}{0.1}$   1×10^-3cV₂mol
x=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L，
故答案为：$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$；
④若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则相当于消耗的滴定液的体积偏大，所以测定结果偏大；若滴定开始仰视读数，滴定终点时正确读数，相当于消耗的滴定液体积偏小，所以结果偏小；
故答案为：偏高；偏低．

点评 本题考查实验方案的设计，题目难度较大，明确物质的性质是解本题关键，试题侧重考查学生分析问题、解决问题的能力，注意掌握化学实验基本操作方法及中和滴定原理．