Question

12．二氧化氯（ClO₂）是高效、低毒的消毒劑，在自來(lái)水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛．但ClO₂的穩(wěn)定性差，所以將ClO₂用穩(wěn)定劑吸收，使用時(shí)加酸釋放出ClO₂．實(shí)驗(yàn)室用NaClO₃與Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反應(yīng)，水浴80℃制得ClO₂，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1：
完成下列填空：

（1）寫出制備ClO₂的化學(xué)方程式2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O．
（2）使用熱水浴的優(yōu)點(diǎn)是受熱均勻，易控溫；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度過快，可能造成的后果是穩(wěn)定劑來(lái)不及充分吸收ClO₂．
（3）圖2是兩種穩(wěn)定劑加酸后釋放ClO₂的濃度隨時(shí)間的變化圖，若將其用于水果保鮮，你認(rèn)為效果較好的穩(wěn)定劑是穩(wěn)定劑2，原因是穩(wěn)定劑2可以緩慢釋放ClO₂，能較長(zhǎng)時(shí)間維持保鮮所需的濃度．
（4）用ClO₂處理過的飲用水會(huì)含有一定量的亞氯酸鹽，若要除去超標(biāo)的亞氯酸鹽，下列物質(zhì)最適宜的是d
a．明礬           b．碘化鉀           c．鹽酸          d．硫酸亞鐵
（5）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定某消毒劑中ClO₂的含量，其實(shí)驗(yàn)操作如下：
Ⅰ．在錐形瓶中加入足量的KI溶液，再加入3mL稀硫酸
Ⅱ．取10mL消毒劑于錐形瓶中，ClO₂與KI反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O
Ⅲ．用0.100mol/L Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘單質(zhì)（I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-），淀粉作指示劑，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)用去20.00mL Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液．滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)，測(cè)得該消毒劑中ClO₂的含量為2.7 g/L．

Answer 1

分析 （1）用NaClO₃與Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反應(yīng)，水浴80℃制得ClO₂，根據(jù)元素守恒可寫出化學(xué)方程式；
（2）使用熱水浴加熱，使試管受熱均勻且易控制溫度；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度過快，則產(chǎn)生的ClO₂的速率較快，穩(wěn)定劑可能來(lái)不及充分吸收ClO₂；
（3）由圖可知，穩(wěn)定劑2可以緩慢釋放ClO₂，能較長(zhǎng)時(shí)間維持保鮮所需的濃度；
（4）亞氯酸鹽具有氧化性，F(xiàn)e²⁺將ClO₂^-還原成Cl^-，F(xiàn)e²⁺ 被氧化為鐵離子；
（5）用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘單質(zhì)，淀粉作指示劑，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)溶液藍(lán)色褪去，根據(jù)反應(yīng)2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O及I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-，可得關(guān)系式ClO₂～5S₂O₃^2-，實(shí)驗(yàn)中用去 Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量為0.100mol/L×0.02L=0.002 mol，所以10mL消毒劑中含有的物質(zhì)的量為0.002 mol÷5=0.0004mol，據(jù)此確定消毒劑中ClO₂的含量；

解答 解：（1）用NaClO₃與Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反應(yīng)，水浴80℃制得ClO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；
（2）使用熱水浴加熱，使試管受熱均勻且易控制溫度；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度過快，則產(chǎn)生的ClO₂的速率較快，穩(wěn)定劑可能來(lái)不及充分吸收ClO₂，
故答案為：受熱均勻，易控溫；穩(wěn)定劑來(lái)不及充分吸收ClO₂；
（3）由圖可知，穩(wěn)定劑2可以緩慢釋放ClO₂，能較長(zhǎng)時(shí)間維持保鮮所需的濃度，所以穩(wěn)定劑2好，
故答案為：穩(wěn)定劑2；穩(wěn)定劑2可以緩慢釋放ClO₂，能較長(zhǎng)時(shí)間維持保鮮所需的濃度；
（4）若要除去超標(biāo)的亞氯酸鹽，ac均不能還原亞氯酸鹽，b中KI具有還原性但氧化產(chǎn)物不適合飲用水使用，只有d中Fe²⁺將ClO₂^-還原成Cl^-，F(xiàn)e²⁺ 被氧化為鐵離子，且鐵離子水解生成膠體可凈化飲用水，則最適宜的是d，
故答案為：d；
（5）用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘單質(zhì)，淀粉作指示劑，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)溶液藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)，根據(jù)反應(yīng)2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O及I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-，可得關(guān)系式ClO₂～5S₂O₃^2-，實(shí)驗(yàn)中用去 Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量為0.100mol/L×0.02L=0.002 mol，所以10mL消毒劑中含有的物質(zhì)的量為0.002 mol÷5=0.0004mol，所以消毒劑中ClO₂的含量為$\frac{0.0004×67.5g}{0.01L}$=2.7g/L，
故答案為：藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)；2.7．

點(diǎn)評(píng) 本題以ClO₂的制備、吸收、釋放為載體考查實(shí)驗(yàn)制備方案設(shè)計(jì)、基本操作、對(duì)裝置及操作的分析評(píng)價(jià)等，注意根據(jù)問題進(jìn)行制備流程分析，題目難度中等．