【題目】二氧化氯(ClO2)是極易溶于水且不與水發(fā)生化學反應的黃綠色氣體,沸點為11℃,可用于處理含硫廢水。某小組在實驗室中探究ClO2與Na2S的反應。回答下列問題:

(l)ClO2的制備:(已知:SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4

①裝置A中反應的化學方程式為_______________。

②欲收集干燥的ClO2,選擇上圖中的裝置,其連接順序為 a→_________(按氣流方向,用小寫字母表示)

③裝置D的作用是_________。

(2)ClO2與 Na2S 的反應

將上述收集到的ClO2用 N2稀釋以增強其穩(wěn)定性,并將適量的稀釋后的ClO2通入上圖所示裝置中充分反應,得到無色澄清溶液。一段時間后,通過下列實驗探究 I 中反應的產(chǎn)物。

操作步驟

實驗現(xiàn)象

結(jié)論

取少量Ⅰ中溶液于試管甲中,

加入Ba(OH)2溶液,振蕩

_________

有硫酸根離子生成

另取少量Ⅰ中溶液于試管乙中,

滴加品紅溶液和鹽酸

品紅溶液不翅色

② 無_____生成

若在試管甲中繼續(xù)加Ba(OH)2溶液至

過量,靜置,取上層清液于試管丙③______

有白色沉淀生成

有Cl-生成

④ClO2與Na2S反應的離子方程式為__________。用于處理含硫廢水時,ClO2相對于Cl2的優(yōu)點是____________(任寫2條)。

【答案】 Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O d→e→g→h→b→c→f 或(e→d→g→h→b→c→f 用氫氧化鈉吸收未反應完的二氧化硫,防止污染空氣 生成白色沉淀(沒有“白色”不給分) SO2 (寫H2SO3、SO32-HSO3-也可) 加入足量硝酸酸化的硝酸銀溶液 8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+ ClO2除硫效果徹底,且氧化產(chǎn)物硫酸根穩(wěn)定或ClO2在水中的溶解度大,剩余的ClO2不會產(chǎn)生二次污染均被還原為氯離子或等物質(zhì)的量ClO2的殺菌能力是氯氣的2.5倍;

【解析】(1)裝置A中反應Cu與濃硫酸制備二氧化硫,化學方程式為:Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+H2O;

二氧化硫從a進入裝置E中反應,為防止倒吸,故應在之前有安全瓶,則a→d→e,為反應充分,故再連接B裝置中的g,二氧化氯沸點較低,故在B中冰水浴收集,為充分冷卻,便于收集,故連接b,最后用氫氧化鈉吸收未反應完的二氧化硫,防止污染空氣,連接順序為:d→e→g→h→b→c→f(或e→d→g→h→b→c→f);

裝置D用氫氧化鈉吸收未反應完的二氧化硫,防止污染空氣;
(2)將適量的稀釋后的ClO2通入如圖2所示裝置中充分反應,得到無色澄清溶液;

另取少量I中溶液于試管乙中,加入Ba(OH)2溶液,振蕩,有SO42-生成,硫酸根與鋇離子反應生成硫酸鋇白色沉淀;
取少量I中溶液于試管甲中,滴加品紅溶液和鹽酸,品紅始終不褪色,說明溶液中無SO2(或HSO3-或SO32-)生成;
結(jié)論為有Cl-生成,有白色沉淀生成,氯化銀為不溶于酸的白色沉淀,檢驗氯離子,故操作為:繼續(xù)在試管乙中滴加Ba(OH)2溶液至過量,靜置,取上層清液于試管丙內(nèi)加入足量稀硝酸酸化的硝酸銀溶液;
由上述分析可知ClO2Na2S反應有氯離子、硫酸根離子的生成,故發(fā)生的離子方程式為:8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+;ClO2除硫效果徹底,氧化產(chǎn)物硫酸根更穩(wěn)定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時,ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍。

練習冊系列答案
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FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)△H>0.

已知在1100°C時,該反應的化學平衡常數(shù)K=0.263.

①溫度升高,平衡移動后達到新平衡,此時平衡常數(shù)值________(填“增大”“減小”“不變”);

②1100°C時測得高爐中,c(CO2)=0.025mol·L﹣1,c(CO)=0.1mol·L﹣1,則在這種情況下,該反應這一時刻向__________進行(填“左”或“右”).

(2)目前工業(yè)上也可用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇CH3OH,有關(guān)反應為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),△H=﹣49.0KJmol﹣1,某溫度下,向體積為1L恒容密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,反應過程中測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示.

①反應開始至平衡,氫氣的平均反應速率v(H2)=__________,CO2的轉(zhuǎn)化率為_______

該溫度下上述反應的平衡常數(shù)K=____________(分數(shù)表示).

②反應達到平衡后,下列能使的值增大的措施是_________(填符號)。

a.升高溫度 b.再充入H2 c.再充入CO2

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③以8g甲醇為燃料,足量O2為氧化劑,250ml 濃度為1mol/L的KOH溶液為電解質(zhì)溶液,可制成燃料電池(電極材料為惰性電極).寫出燃料電池負極的電極反應式:_________________。

④有人提出,可以設計反應2CO(g)=2C(s)+O2(g)(△H>0)來消除CO的污染。請你判斷上述反應是否能自發(fā)進行并說明理由__________________________

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②乙裝置中碳棒表面發(fā)生的電極反應式是______________________。

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(2)若甲、乙兩裝置的燒杯中均盛有飽和NaCl溶液;

①寫出甲裝置中碳棒表面發(fā)生的電極反應式:______________________________。

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