Question

6．二氧化氯（ClO₂，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，根据要求解决下列问題：
（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，通过以下过程制备ClO₂：

①电解时发生反应的化学方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑．
②溶液X中大量存在的阴离子有Cl^-、OH^-．
③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）为了测定混合气体中ClO₂的含量，我们通常用酸化的KI溶液与之反应．
①请写出ClO₂与碘化钾反应的离子方程式为2ClO₂+10I^-+8H⁺═2Cl^-+5I₂+4H₂O．
②如果反应过程中共消耗了 0.04mol的KI，则此混合气体中ClO₂的质量为0.5400克．

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在NCl₃溶液中加入NaClO₂，可生成ClO₂、NH₃和X，X中含Cl^-、OH^-；
③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根据关系式2ClO₂～10I^-计算ClO₂物质的量，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+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，
故答案为：NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；
②在NCl₃溶液中加入NaClO₂，可生成ClO₂、NH₃和X，发生NCl₃+NaClO₂+H₂O→ClO₂+NH₃+NaOH+NaCl，溶液X中大量存在的阴离子有Cl^-、OH^-，
故答案为：Cl^-、OH^-；
③a．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；
②如果反应过程中共消耗了 0.04mol的KI，则：
根据关系式：2ClO₂～10I^-计算ClO₂物质的量
         2ClO₂～10I^-  
         2       10
     n（ClO₂）   0.04mol
所以n（ClO₂）=0.008mol，所以m（ClO₂）=0.008mol×67.5g/mol=0.5400g，
故答案为：0.5400．

点评 本题考查物质含量的测定，为高频考点，为2015年高考真题选编，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．