Question

【題目】二氧化氯是一種黃綠色具有刺激性氣味的氣體，常用于自來水消毒和果蔬保鮮等方面。氯酸鈉還原法是目前使用較為廣泛的ClO2制備方法，其中一種是用NaClO3與CH3OH在催化劑、60℃時，發(fā)生反應(yīng)得到ClO2，下圖裝置(夾持裝置略)對其制備、吸收、釋放進(jìn)行了研究。

已知：

①ClO2的濃度較大時易分解，實驗室用穩(wěn)定劑吸收ClO2，生成NaClO2，使用時加酸只釋放出ClO2種氣體；

②ClO2與KI反應(yīng)的離子方程式為：2ClO2＋10I＋8H+2Cl＋5I2＋4H2O。

③

請回答：

(1) 儀器b在裝置中的作用是________；比較儀器c和d，實驗中c的優(yōu)點是________。

(2) 制備裝置甲中需改進(jìn)的一項措施是________。

(3) 反應(yīng)中甲醇被氧化為甲酸，寫出制備ClO2的化學(xué)方程式：________；該制備法可選用不同的還原性物質(zhì)作為還原劑，例如草酸，相比甲醇法，草酸法的優(yōu)點是________。

(4) 下列有關(guān)說法正確的是________。

A．儀器a中NaOH溶液主要用于停止反應(yīng)，并吸收多余的ClO2

B．裝置e主要用于檢驗是否有Cl2生成

C．在ClO2釋放實驗中，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是：4H+＋5ClO=Cl＋4ClO2↑＋2H2O

D．ClO2和Cl2都為強(qiáng)氧化劑，在相同條件下，等物質(zhì)的量時，Cl2的氧化能力是ClO2的2.5倍

(5) 自來水廠用碘量法檢測水中ClO2的濃度，其實驗操作如下：取100.0 mL的水樣，加入足量的碘化鉀，再用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，并加入淀粉溶液。再用0.1000 mol·L1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘單質(zhì)(I2＋2S2O=2I＋S4O62—)，達(dá)到滴定終點時用去15.00 mL Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液，測得該水樣中ClO2的含量為________mg·L1。

Answer 1

【答案】冷凝回流甲醇兼導(dǎo)氣 有利于液體順利流下，防止甲醇揮發(fā) 水浴加熱 4NaClO3＋CH3OH＋2H2SO42Na2SO4＋4ClO2↑＋HCOOH＋3H2O或者4NaClO3＋CH3OH＋4H2SO44ClO2↑＋HCOOH＋4NaHSO4＋3H2O 產(chǎn)生的CO2可稀釋ClO2，防止ClO2濃度較大時分解 AC 202.5

【解析】

（1）根據(jù)儀器特征，可知儀器b是球形冷凝管，甲醇易揮發(fā)性，冷凝回流甲醇；裝置C加一個連接的導(dǎo)管，有利于液體順利流下，防止甲醇揮發(fā)。

（2）反應(yīng)需要嚴(yán)格控制的溫度，所以最好用水浴加熱，使受熱均勻，同時便于控制溫度。

（3）反應(yīng)中甲醇被氧化為甲酸，同時生成ClO2，化學(xué)方程式為：4NaClO3＋CH3OH＋2H2SO42Na2SO4＋4ClO2↑＋HCOOH＋3H2O或者4NaClO3＋CH3OH＋4H2SO44ClO2↑＋HCOOH＋4NaHSO4＋3H2O；ClO2的濃度較大時易分解，草酸反應(yīng)生成二氧化碳，可稀釋ClO2，防止ClO2濃度較大時分解。

（4）A. 儀器a中NaOH溶液主要用于停止反應(yīng)，并吸收多余的ClO2，故A正確；

B. 裝置e主要用于檢驗是否有ClO2生成而不是Cl2，故B錯誤；

C. 在ClO2釋放實驗中，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是：4H+＋5ClO=Cl＋4ClO2↑＋2H2O，故C正確；

D. ClO2和Cl2作氧化劑，還原產(chǎn)物都是Cl-，1molClO2得5mol電子，而1molCl2得2mol電子，所以在相同條件下，等物質(zhì)的量時，ClO2的氧化能力是Cl2的2.5倍，故D錯誤；

答案選AC。

（5）ClO2和碘化鉀的離子反應(yīng)式：2ClO2＋10I＋8H+2Cl＋5I2＋4H2O；加入一定量Na2S2O3溶液，發(fā)生反應(yīng)2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，使I2還原為I-故藍(lán)色會消失，半分鐘內(nèi)不變色則到達(dá)滴定終點，是根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可知，三者之間的關(guān)系為10S2O32-～5I2～2ClO2。由題意：n(S2O32-)=0.015L×0.1 mol·L1=0.0015mol，則n(ClO2)= n(S2O32-)=0.0015mol×=0.0003mol，m(ClO2)= n(ClO2)×M(ClO2)=0.0003mol×67.5g/mol=2.025×10-2g=20.25mg，故ClO2的含量為202.5mg·L1。