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精英家教网二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水．ClO2可以看做是亚氯酸（HClO2）和氯酸（HClO3）的混合酸酐．工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得．某学生拟用下图所示装置模拟工业制取及收集ClO2．（夹持仪器已省略）．回答问题：
（1）B必须添加温度控制装置，应补充的装置是
 
；A也必须添加温度控制装置，除酒精灯外，还需要的仪器是
 
（不须填夹持仪器）．
（2）C中试剂为
 
．C装置有缺陷需改进，改进方法为
 
．
（3）A中反应产物有某种盐、ClO2和CO2等，写出相关化学方程式
 
．
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，进行下列实验：准确量取ClO2溶液10mL，稀释成100mL试样；量取V1 mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；加入淀粉指示剂，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，反应原理：2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI，消耗Na2S2O3溶液V2mL．
（4）滴定过程中至少须进行两次平行测定的原因是
 
．
（5）到达滴定终点时指示剂的颜色变化为
 
．
（6）原ClO2溶液的浓度为
 
 g/L（用含字母的代数式表示）．
分析：（1）测量温度的仪器是温度计，二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行；
（2）C装置是尾气处理装置，可用NaOH吸收尾气，尾气吸收时装置不能用橡皮塞，防止压强过大；
（3）根据反应物、产物和反应条件写出反应方程式；
（4）多次实验可以减少误差；
（5）滴定终点时，I2完全反应，溶液由蓝色变为无色；
（6）根据关系式2ClO2～5I2～10Na2S2O3计算c（ClO2）．
解答：解：（1）要控制温度必须使用温度计测量温度，在60℃时反应制得，应用水浴加热，可用烧杯（或水浴锅），二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行，所以应该采用冰水浴，
故答案为：冰水浴； 烧杯（或水浴锅），温度计；
（2）C装置是尾气处理装置，可用NaOH吸收尾气，尾气吸收时装置不能用橡皮塞，防止压强过大，应将装置与大气连通，故答案为：NaOH（溶液）；将装置与大气连通；
（3）加热60℃，氯酸钾和草酸反应生成碳酸钾、二氧化碳、二氧化氯和水，反应方程式为：2KClO3+H2C2O4=K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O，
故答案为：2KClO3+H2C2O4=K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O；
（4）为减少实验误差，应采用多次实验的方法，取平均值，故答案为：减少偶然误差；
（5）滴定终点时，I2完全反应，溶液由蓝色变为无色，故答案为：蓝色变为无色；
（6）设原ClO2溶液的浓度为x，
2ClO2～5I2～10Na2S2O3
2mol            10mol
10-2x×V1×10-3
10-1
mol 1×10-3cV2mol
x=
2cV2
V1
mol/L=
135CV2
V1
g/L，
故答案为：
135CV2
V1
．
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，难度较大．
练习册系列答案
相关题目
二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂．
（1）工业上制备ClO2的反应原理常采用：2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl．
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是
B
B
（填序号）．
A．只有还原性   B．还原性和酸性   C．只有氧化性   D．氧化性和酸性
②若上述反应中产生0.1mol ClO2，则转移电子的物质的量为
0.1
0.1
mol．
（2）目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺．
①如图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2．写出阳极产生ClO2的电极反应式：
Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+
Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+
．
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为
0.01
0.01
mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因
在阴极发生2H++2e-=H2↑，H+浓度减小，使得H2O?OH-+H+的平衡向右移动，OH-浓度增大，pH增大
在阴极发生2H++2e-=H2↑，H+浓度减小，使得H2O?OH-+H+的平衡向右移动，OH-浓度增大，pH增大
．
（3）ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明显的去除效果．某工厂污水中含CN- a mg/L，现用ClO2将CN-氧化，只生成两种气体，其离子反应方程式为
2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-
2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-
；处理100m3这种污水，至少需要ClO2
50a
13
50a
13
mol．
（2013?枣庄二模）运用化学反应原理研究碳、氮、硫、氯等单质及其化合物的反应，对生产、生活、环境保护等领域有着重要的意义．
（1）下列措施中，不利于环境保护的有
ad
ad
（填编号）．
a．大量开采使用化石燃料
b．使用无氟冰箱、空调
c．多步行多乘公交车，少用专车和私家车
d．将工业“废气”、“废液”、“废渣”直接排放
（2）工业上的“脱碳”指的是从“脱硝”、“脱硫”后的烟气用碱液垦荒得到浓缩的二氧化碳．利用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向．
①写出吸收二氧化碳的离子方程式
CO2+2OH-=CO32-+H2O
CO2+2OH-=CO32-+H2O
．
②常温下，0.1mol．L-1 NaHCO3溶液的pH＞8，则溶液中c（H2CO3）
＞
＞
c（CO32-）（填“＞”、“＜”或“=”）．
③合成的甲醇可以做为新型燃料电池的原料，若电解液是碱性的，则其负极的电极反应式为
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
．
（3）二氧化氯（ClO2），为一种黄绿色气体，是公认的高铲、广谱安全的杀菌消毒剂．工业上制备ClO2的反应原理为：
4HCl（浓）+2NaClO3═2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl．上述反应中，产生1mol ClO2，则被氧化的HCl为
1mol
1mol
．
（4）SO2溶于水可以得到二元弱酸H2SO3（亚硫酸）．
①25℃时，将NaOH深液一亚硫酸混合至恰好中和，测混合液中各种离子浓度的大小关系为
c（Na+）＞c（SO32-）＞c（OH-）＞c（HSO3-）＞c（H+）
c（Na+）＞c（SO32-）＞c（OH-）＞c（HSO3-）＞c（H+）
．
②25℃时，当NaOH溶液与H2SO3等物质的量混合时，发现混合液pH＜7，请你简要解释其原因
HSO3-的电离程度大于其水解程度
HSO3-的电离程度大于其水解程度
．
二氧化氯（ClO2）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂，而且与Cl2相比不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物．制备ClO2有下列两种方法：
方法一：2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二：2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+2Na2SO4+2H2O
（1）方法一的离子方程式为
 
．
（2）方法二中被氧化的物质是
 
，若反应中有0.1mol电子转移，则产生的ClO2气体在标准状况下的体积为
 
L．
（3）用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是
 
．
（1）含有弱酸HA和其钠盐NaA的混合溶液，在化学上用作缓冲溶液．向其中加入少量酸或碱时，溶液的酸碱性变化不大．现将0.04mol?L-1HA溶液和0.02mol?L-1NaOH溶液等体积混合，得到缓冲溶液．
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①若HA为HCN，该溶液显碱性，则溶液中c（CN-）
 
c（Na+）（填“＜”、“=”或“＞”），你得出该结论的依据是
 
．
②若HA为CH3COOH，该溶液显酸性．溶液中所有的离子按浓度由大到小排列的顺序是
 
．
（2）二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂，目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺．
①如图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2．写出阳极产生ClO2的电极反应式：
 
．
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为336mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为
 
mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因
 
．
（3）25℃时，2.0×10-3mol?L-1HF溶液中，调节溶液pH（忽略溶液体积变化）得到的（HF）、c（F-）与溶液pH的变化关系如图2．若将4.0×10-4mol?L-1CaCl2溶液与4.0×10-3mol?L-1HF溶液等体积混合，调节混合液pH=4（忽略调节时混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有CaF2沉淀析出．[已知Ksp（CaF2）：1.5×10-10]
 
．

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