Question

4．ClO₂是一种国际上公认的安全无毒的绿色水处理剂．回答下列问题：
（1）工业废水的处理：
某实验兴趣小组通过如图装置，利用稀硫酸、KClO₃和草酸溶液制备ClO₂，并用它来处理含Mn²⁺的工业废水．
①A装置的名称是分液漏斗，C装置的作用为防倒吸．
②B中反应产物有ClO₂、CO₂等，请写出该反应的化学方程式：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O．
③写出装置D中除去Mn²⁺的离子方程式2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺．（已知Mn²⁺转化为MnO₂）
（2）ClO₂易溶于水．用水吸收ClO₂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•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
（已知2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI）
①滴定终点的判断依据是加到最后一滴时，溶液的颜色恰好由蓝色变为无色，且半分钟不变化．
②原ClO₂溶液的浓度为$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用步骤中的字母代数式表示）．
③若实验中使用的Na₂S₂O₃标准溶液部分因被氧气氧化而变质，则实验结果偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）

Answer 1

分析 （1）①熟悉仪器的形状说出其名称；依据C装置进气管、出气管都较短可知为安全瓶，防止倒吸；
②稀硫酸、KClO₃和草酸溶液制备ClO₂，发生氧化还原反应，草酸被氧化为二氧化碳，氯酸钾被还原为ClO₂，结合原子守恒、电子守恒配平书写化学方程式；
③二氧化氯具有强的氧化性，能够氧化二价锰离子生成二氧化锰，本身被还原为氯离子；
（2）①加入的指示剂为淀粉，淀粉遇单质碘变蓝，则单质碘反应完，则溶液颜色由蓝色变为无色，达到滴定终点；
②根据关系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃计算c（ClO₂）；
③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）①A装置的名称是分液漏斗；依据C装置进气管、出气管都较短可知为安全瓶，防止倒吸；
故答案为：分液漏斗； 防倒吸；
②用H₂C₂0₄溶液、稀硫酸和KC10₃制备ClO₂反应产物为二氧化氯、二氧化碳可稀释Cl0₂，草酸被氧化为二氧化碳，氯酸钾被还原为ClO₂，反应的化学方程式为：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O，
故答案为：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；
③二氧化氯具有强的氧化性，能够氧化二价锰离子生成二氧化锰，本身被还原为氯离子，离子方程式：2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺；
故答案为：2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺；
（2）①加入的指示剂为淀粉，淀粉遇单质碘变蓝，则单质碘反应完，则溶液颜色由蓝色变为无色，半分钟不变化说明反应达到滴定终点，
故答案为：加到最后一滴时，溶液的颜色恰好由蓝色变为无色，且半分钟不变化；
②设原ClO₂溶液的浓度为x，准确量取ClO₂溶液10.00mL，稀释成100.00mL试样，则浓度变为$\frac{x}{10}$，
2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃
2mol           10mol
$\frac{x}{10}$V₁×10^-3mol  1×10^-3cV₂mol
x=$\frac{2mol×1×1{0}^{-3}c{V}_{2}mol}{10mol×\frac{1}{10}{V}_{1\\;}×1{0}^{-3}mol}$=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L=67.5g/mol×$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g•L^-1，
故答案为：$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$；
③若实验中使用的Na₂S₂O₃标准溶液部分因被氧气氧化而变质，则相当于消耗的滴定液的体积偏大，所以测定结果偏大，
故答案为：偏高．

点评 本题考查实验方案的设计，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，明确物质的性质是解本题关键，题目难度中等．计算时要注意二氧化氯浓度的变化．