Ⅰ．二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點(diǎn)為－59℃，沸點(diǎn)為11.0℃，易溶于水。工業(yè)上用稍潮濕的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃時(shí)反應(yīng)制得。某學(xué)生擬用下圖所示裝置模擬工業(yè)制取并收集ClO2。

（1）A必須添加溫度控制裝置，除酒精燈、溫度計(jì)外，還需要的玻璃儀器有 ???????? 。

（2）反應(yīng)后在裝置C中可得NaClO2溶液。已知在溫度低于38℃時(shí)NaClO2飽和溶液中析出晶體是NaClO2·3H2O，在溫度高于38℃時(shí)析出晶體是NaClO2。根據(jù)上右圖所示的NaClO2的溶解度曲線，請(qǐng)補(bǔ)充從NaClO2溶液中制得NaClO2晶體的操作步驟： ① 蒸發(fā)結(jié)晶；② ??????????? ；③ 洗滌；④ 干燥。

（3）ClO2很不穩(wěn)定，需隨用隨制，用水吸收得到ClO2溶液。為測(cè)定所得溶液中ClO2的濃度，進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：① 準(zhǔn)確量取ClO2溶液V1mL加入到錐形瓶中，加適量蒸餾水稀釋，調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0。② 加入足量的KI晶體，靜置片刻。此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：????????????? ；③ 加入淀粉指示劑，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定，至終點(diǎn)時(shí)消耗Na2S2O3溶液V2 mL。則原ClO2溶液的濃度為????????? mol／L（用含字母的代數(shù)式表示）。（已知2 Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI）

Ⅱ．將由Na+、Ba2+、Cu2+、SO42－、Cl－ 組合形成的三種強(qiáng)電解質(zhì)溶液，分別裝入下圖裝置

中的甲、乙、丙三個(gè)燒杯中進(jìn)行電解，電極均為石墨電極。

接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得乙中c電極質(zhì)量增加。常溫下各燒杯中溶液pH與電解時(shí)間t的關(guān)系如右上圖（忽略因氣體溶解帶來(lái)的影響）。據(jù)此回答下列問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出乙燒杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式?????????????????????????????????????? ；

（2）電極f上發(fā)生的電極反應(yīng)為????????????????????????????? ；

（3）若經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得乙燒杯中c電極質(zhì)量增加了8g，要使丙燒杯中溶液恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，應(yīng)進(jìn)行的操作是??????????????????????????????????? 。

 

【答案】

I． (1)? 燒杯?? (2分)?? （2） 趁熱過(guò)濾?? （2 分）

（3）2ClO2 + 8H+ + 10I－===2 Cl— + 5I2? + 4H2O??? （3 分）?????????? （2 分）

Ⅱ．（1）2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑ + 2H2SO4（2分）??

（2）4OH－－4e－=2H2O + O2↑（2分）

（3）向丙燒杯中加入2.25g水（3分）

【解析】

試題分析：Ⅰ．（1）本題要結(jié)合題干所給信息解答。題干中提到制備二氧化氯是由潮濕的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃時(shí)反應(yīng)制得的，因此暗示該反應(yīng)需要控制反應(yīng)溫度�？刂圃摲磻�(yīng)溫度在60℃，可以選擇60℃的熱水浴。因此熱水浴的溫度控制裝置除酒精燈、溫度計(jì)外，還需要的玻璃儀器應(yīng)該是能裝水浴加熱用的大燒杯。

（2）題中已說(shuō)明NaClO2溶液容易得到2中晶體，而低于38℃時(shí)NaClO2飽和溶液中析出晶體是NaClO2·3H2O，高于38℃時(shí)析出晶體是NaClO2 ，因此要得到無(wú)結(jié)晶水的NaClO2 晶體，要保證在過(guò)濾的時(shí)候溫度高于38℃，因此采用趁熱過(guò)濾。

（3）酸化的ClO2溶液中加入KI晶體后，溶液變藍(lán)，說(shuō)明有碘單質(zhì)生成，所以發(fā)生的氧化還原反應(yīng)離子方程式為2ClO2 + 8H+ + 10I－===2 Cl— + 5I2? + 4H2O。

根據(jù)已知反應(yīng)方程式關(guān)系得：n(ClO2)=2/5 n(I2) ， n(I2)=1/2 n(Na2S2O3)，因此n(ClO2)=1/5 n(Na2S2O3)。所以c (ClO2 )= 1/5×c×V2 ÷V1 = mol／L

Ⅱ．從常溫下各燒杯中溶液pH與電解時(shí)間t的關(guān)系圖可知，甲、丙兩燒杯起始pH值等于7，甲、丙的電解質(zhì)溶液是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽；乙燒杯起始pH值小于7，電解質(zhì)溶液為強(qiáng)酸弱堿鹽。乙燒杯的電極C質(zhì)量增重，則可推斷增重原因?yàn)橛薪饘?/span>Cu析出，該電極是陰極，并由此可以得出電源M為負(fù)極，N為正極；a、c、e為陰極，b、d、f為陽(yáng)極。

（1）乙燒杯的電極C質(zhì)量增重，陰極為Cu2+放電；溶液pH值逐漸降低，說(shuō)明溶液中陽(yáng)極OH-放電，使溶液中氫離子增多；所以根據(jù)放電情況可以推測(cè)得出乙中的電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，因此電解該溶液的化學(xué)方程式為2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑ + 2H2SO4 。

（2）丙燒杯中的電解質(zhì)是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，隨著電解的進(jìn)行，丙中的溶液pH值不變，則陰極e為H+放電，陽(yáng)極f上OH-放電，電解實(shí)質(zhì)在電解水，由此可推測(cè)該電解質(zhì)溶液是Na2SO4，因此f電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O + O2↑。

（3）乙燒杯中c電極質(zhì)量增加了8g，則生成了0.125mol的單質(zhì)Cu，則轉(zhuǎn)移電子0.25mol，因此丙燒杯中電解消耗0.125mol的水，要使溶液恢復(fù)，應(yīng)該加入0.125mol的水，即2.25g水。

考點(diǎn)：本題考查的是實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)操作、電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

氯氣是氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品之一，是一種常用的消毒劑，其消毒原理是與水反應(yīng)生成了次氯酸：
Cl2+H2O?HCl+HC10K=4.5×10-4
次氯酸的強(qiáng)氧化性能殺死水中的病菌（不直接用次氯酸為自來(lái)水消毒是因?yàn)榇温人嵋追纸�，且毒性較大）．但是，由于氯氣貯運(yùn)不方便，且具有一定的危險(xiǎn)性，目前正逐漸被其他性能優(yōu)越的消毒產(chǎn)品所替代．請(qǐng)回答：
（1）氯堿工業(yè)生產(chǎn)氯氣的化學(xué)方程式為
2NaCl+2H2O
 通電 
.
 
2NaOH+Cl2↑+H2↑
2NaCl+2H2O
 通電 
.
 
2NaOH+Cl2↑+H2↑
．
（2）84消毒液與氯氣相比具有貯運(yùn)方便等優(yōu)點(diǎn)，用氯氣與燒堿溶液反應(yīng)制備84消毒液的離子方程式為
Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O
Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O
．
（3）二氧化氯是目前國(guó)際上公認(rèn)的最新一代的高效、廣譜、安全的殺菌、保鮮劑．我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了用氯氣氧化亞氯酸鈉（NaClO2）固體制備二氧化氯的方法，其化學(xué)方程式為
Cl2+2NaClO2═2ClO2+2NaCl
Cl2+2NaClO2═2ClO2+2NaCl
．
（4）一位同學(xué)設(shè)計(jì)了一套用濃鹽酸和KMnO4固體制取少量氯氣并比較氯氣與碘單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱的微型裝置（如圖）．
①下列溶液能吸收Cl2的是
BC
BC
（填字母序號(hào)）．
A．飽和食鹽水        B．飽和Na2SO3溶液
C．飽和NaOH溶液    D．濃硫酸
②能說(shuō)明Cl2的氧化性強(qiáng)于I2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是
濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)
濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)
．
③Cl2中含有少量HCl氣體，可用
飽和食鹽水
飽和食鹽水
試劑除去HCl，請(qǐng)用平衡移動(dòng)的原理解釋原因：
增大Cl-濃度，Cl2+H2O?HCl+HClO平衡會(huì)逆向移動(dòng)，有效降低Cl2在飽和食鹽水中的溶解度
增大Cl-濃度，Cl2+H2O?HCl+HClO平衡會(huì)逆向移動(dòng)，有效降低Cl2在飽和食鹽水中的溶解度
．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

2010年上海世博會(huì)主題是“城市，讓生活更美好”，試回答下列問(wèn)題：
（1）為確保世博會(huì)期間申城空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良率達(dá)到95%以上，世博會(huì)期間的空氣質(zhì)量狀況監(jiān)測(cè)中，不需要監(jiān)測(cè)的指標(biāo)是
d
d
．
a．可吸入顆粒物（PM10）b．NO2濃度     c．SO2濃度    d．CO2濃度；
（2）造成臭氧層空洞的主要物質(zhì)是
氟里昂（氯氟代烴、溴氟代烴等）
氟里昂（氯氟代烴、溴氟代烴等）
．為了改善空氣質(zhì)量，必須控制大氣中二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物的排放量．對(duì)汽車加裝尾氣催化凈化裝置，使其中的有害氣體NO、CO轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
2NO+2CO
 催化劑 
.
 
N2+2CO2
2NO+2CO
 催化劑 
.
 
N2+2CO2
．
（3）為2010年世博會(huì)期間提供科學(xué)有效的環(huán)境質(zhì)量保障方案，白龍港污水處理廠升級(jí)改造，處理廢水時(shí)加入K2SO4?Al2（SO4）3?24H2O或堿式氯化鋁的作用是
混凝劑
混凝劑
；通入臭氧或二氧化氯的作用是
消毒劑
消毒劑
．某農(nóng)村地區(qū)為獲得飲用水，在將地表水取回家后，常使用漂白粉或漂白精片進(jìn)行殺菌消毒，其原理可用化學(xué)方程式表示為
Ca（ClO）2+H2O+CO2=CaCO3↓+2HClO
Ca（ClO）2+H2O+CO2=CaCO3↓+2HClO
．
（4）世博會(huì)中國(guó)館--“東方之冠”，它由鋼筋混凝土、7000多塊紅色鋁板和1200多塊玻璃等建成．生產(chǎn)玻璃所用的工業(yè)設(shè)備是
玻璃窯
玻璃窯
；石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、膨脹系數(shù)小，是一種特種玻璃，石英玻璃的主要成分是
SiO2
SiO2
．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

某研究小組用黃鐵礦（FeS2）、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應(yīng)制備ClO2氣體，再用水吸收該氣體可得ClO2溶液．在此過(guò)程中需要控制適宜的溫度，若溫度不當(dāng)，副反應(yīng)增加，影響生成
ClO2氣體的純度，且會(huì)影響ClO2的吸收率，具體情況如圖所示．
（1）據(jù)圖可知，反應(yīng)時(shí)需要控制的適宜溫度是
30℃
30℃
℃，要達(dá)到此要求需要采取的措施是
水浴加熱
水浴加熱
．
（2）已知：黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下可被ClO
 
-
3
氧化成SO
 
2-
4
，請(qǐng)寫(xiě)出制備二氧化氯（ClO2）的離子方程式：
15ClO3-+FeS2+14H+═15ClO2+Fe3++7H2O+2SO42-
15ClO3-+FeS2+14H+═15ClO2+Fe3++7H2O+2SO42-
．
（3）該�；瘜W(xué)學(xué)習(xí)小組擬以“m（ClO2）/m（NaClO3）”作為衡量ClO2產(chǎn)率的指標(biāo)．若取NaClO3樣品6.0g，通過(guò)反應(yīng)和吸收獲得400mL ClO2溶液，取此溶液20mL與37.00mL 0.500mol?L-1 （NH4）2Fe（SO4）2溶液充分反應(yīng)后，過(guò)量的Fe2+再用0.050 0mol?L-1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL．反應(yīng)原理為：
4H++ClO2+5Fe2+═Cl-+5Fe3++2H2O
14H++Cr2O
 
2-
7
+6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O
試計(jì)算ClO2的“產(chǎn)率”（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

二氧化氯（ClO2）是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑．實(shí)驗(yàn)室以NH4Cl、鹽酸、NaClO2（亞氯酸鈉）為原料制備ClO2的流程下如下：
精英家教網(wǎng)
已知：①NCl3是黃色粘稠狀液體或斜方形晶體，極易爆炸，有類似氯氣的刺激性臭味，自然爆炸點(diǎn)為95℃，在熱水中易分解，在空氣中易揮發(fā)，不穩(wěn)定．②氣體B能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊底紙變藍(lán)．
回答下列問(wèn)題：
（1）氣體A的化學(xué)式為
 
．
（2）電解時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 
．為保證實(shí)驗(yàn)的安全，在電解時(shí)需注意的問(wèn)題是：①控制好生成NCl3的濃度；②
 
．
（3）NCl3與NaClO2（亞氯酸鈉）按物質(zhì)的量之比為1：6混合在溶液中恰好反應(yīng)生成ClO2，該反應(yīng)的離子方程式為
 
．
（4）實(shí)驗(yàn)室制取氣體B的化學(xué)方程式為
 
．
（5）在用二氧化氯進(jìn)行水處理時(shí)，除了殺菌消毒外，還能除去水中Fe2+和Mn2+．寫(xiě)出用ClO2氧化除去Mn2+生成MnO2的離子方程式（ClO2反應(yīng)后的產(chǎn)物為ClO-2）
 
．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2012屆浙江省臺(tái)州市四校高三第一次聯(lián)考化學(xué)試卷 題型：填空題

（8分）I、二氧化氯（ClO2）是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑。比Cl更好。
⑴在ClO2的制備方法中，有下列兩種制備方法：
方法一：2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O
方法二：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4=2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O[來(lái)源:學(xué)+科+網(wǎng)]
用方法二制備的ClO2更適合用于飲用水消毒，其主要原因是            。
⑵用ClO2處理過(guò)的飲用水（pH 5.5～6.5）常含有一定量對(duì)人體不利的亞氯酸根離子（ClO2—）。
飲用水中的ClO2、ClO2—含量可用連續(xù)碘量法進(jìn)行測(cè)定。ClO2被I—還原為ClO2—、Cl—的轉(zhuǎn)化
率與溶液pH的關(guān)系如下圖所示。當(dāng)pH≤2 .0時(shí)，ClO2—也能被I—完全還原為Cl—。反應(yīng)生成
的I2用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定；2Na2S2O3+ I2= Na2S4O6 + 2NaI
①請(qǐng)寫(xiě)出pH≤2 .0時(shí)ClO2—與I—反應(yīng)的離子方程式              。

②請(qǐng)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟：
步驟1：準(zhǔn)確量取V mL水樣加入到錐形瓶中。
步驟2：調(diào)節(jié)水樣的pH為7.0～8.0。
步驟3：加入足量的KI晶體。
步驟4：加入少量淀粉溶液，用c mol·L－1Na2S2O3
溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液V1mL。
步驟5：                             。
步驟6：再用c mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
③根據(jù)上述分析數(shù)據(jù)，測(cè)得該飲用水中ClO2—的濃度為           mol·L－1（用含字母的代數(shù)式表示）。
II．（11分）高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種新型、高效、多功能水處理劑，且不會(huì)造成二次污染。已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差，工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀的基本流程如下圖所示：

⑴在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，濾液1可用作      。
⑵流程中生成高鐵酸鉀的離子方程式是：                             ，控制此反應(yīng)溫度30℃以下的原因是：                                        。
⑶結(jié)晶過(guò)程中加入濃KOH溶液的作用是：                   。[來(lái)源:學(xué)_科_網(wǎng)]
⑷某溫度下，將Cl2通入KOH溶液中，反應(yīng)后得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液，經(jīng)測(cè)定ClO－與ClO3－離子的物質(zhì)的量之比是2：3，則Cl2與氫氧化鉀反應(yīng)時(shí)，被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為        。
⑸實(shí)驗(yàn)測(cè)得鐵鹽溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)時(shí)間與K2FeO4產(chǎn)率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如圖1、圖2所示。為了獲取更多的高鐵酸鉀，鐵鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在        附近、反應(yīng)時(shí)間應(yīng)控制在      。

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