Question

【題目】用濃鹽酸與氯酸鉀固體反應制氯氣時，發(fā)現(xiàn)所得氣體顏色偏深，經(jīng)分析該氣體主要含有Cl2和ClO2兩種氣體，某研究性學習小組擬用如圖所示裝置分離制得的混合氣體，并測定兩種氣體的物質(zhì)的量之比。

Ⅰ．查閱資料：

常溫下二氧化氯為黃綠色氣體，其熔點為－59.5℃，沸點為11.0℃，能溶于水，不溶于濃硫酸、四氯化碳，有強氧化性，能與NaOH溶液反應生成等物質(zhì)的量的兩種鹽，其中一種為 NaClO3。

Ⅱ．制備與分離：

（1）實驗加藥品前應進行的實驗操作是____________。

（2）裝置C、E的作用分別是 _________、_________。

（3）F中ClO2與NaOH 溶液反應的離子方程式為_____________。

Ⅲ．測量與計算：

反應結(jié)束后，測得B、C裝置分別增重 2.0g和 14 .2g，將D中的液體溶于水，配成2.5 L溶液，取 25.00 mL該溶液，調(diào)節(jié)試樣的pH﹤2.0 ，加入足量的 KI晶體，振蕩后，靜置片刻；加入指示劑X ，用 0.200mol/L Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL 。（己知： 2ClO2+8H++10I－===5I2+2Cl－+4H2O；2Na2S2O3+I2===Na2S4O6 +2NaI ）

（4）指示劑X為_____，滴定終點時的現(xiàn)象是_______________。

（5）原裝置收集到的ClO2物質(zhì)的量為___________。

Ⅳ．結(jié)論：

（6）濃鹽酸與氯酸鉀固體反應的化學方程式為____________。

Answer 1

【答案】檢查裝置的氣密性 吸收混合氣體中的Cl2 安全瓶防倒吸 2ClO2 + 2OH－ === ClO3－+ ClO2－ + 2H2O 淀粉溶液 滴加最后一滴標準溶液時，溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不恢復藍色 0.1mol 3KClO3 +10HCl===2ClO2↑+ 4Cl2↑+ 3KCl + 5H2O

【解析】

實驗目的有二：①分離Cl2和ClO2混合氣體，②測定Cl2和ClO2的物質(zhì)的量之比。緊扣①思考裝置的作用和所需實驗操作，緊扣②中測定原理判斷使用的指示劑和終點現(xiàn)象。最后由定量結(jié)果寫出符合題意的化學方程式。

（1）制備氣體的實驗步驟通常是：連接儀器組成裝置，檢查裝置氣密性，加入試劑等等。故加藥品前應檢查裝置氣密性。

（2）根據(jù)相似相溶原理和題中信息，氯氣易溶于四氯化碳，二氧化氯不溶于四氯化碳、較易液化，從而可實現(xiàn)它們的分離。裝置C的作用是溶解吸收混合氣體中的氯氣，裝置D可使二氧化氯冷凝成液體，裝置E作為安全瓶能防止F中溶液倒吸至D中。

（3）F中NaOH溶液能吸收氯氣、二氧化氯，防止污染空氣。因氧化還原反應中化合價升降數(shù)相等，ClO2與NaOH 溶液反應生成等物質(zhì)的量的兩種鹽，其中一種為 NaClO3，另一種只能是NaClO2，其離子方程式為2ClO2 + 2OH－＝ClO3－+ ClO2－ + 2H2O。

（4）用Na2S2O3標準溶液滴定含I2溶液時，使用淀粉做指示劑，滴定終點時的現(xiàn)象：滴加最后一滴標準溶液時，溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不恢復藍色。

（5）由已知離子方程式得2ClO2~5I2~10Na2S2O3，則 25.00 mL溶液中，n(ClO2)＝n(Na2S2O3)/5＝0.200mol/L ×25.00×10－3L/5＝1.00×10－3mol，2.5L溶液（裝置D收集到的ClO2）中n(ClO2)＝0.100mol。裝置C增重14.2g為氯氣，即n(Cl2)＝0.200mol。故裝置A中生成ClO2、Cl2的物質(zhì)的量之比為1:2，化學方程式為3KClO3 +10HCl===2ClO2↑+ 4Cl2↑+ 3KCl + 5H2O。