Question

12．二氧化氯（ClO₂，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑，答下列問題：
（1）工業(yè)上可用KC1O₃與Na₂SO₃在H₂SO₄存在下制得ClO₂，該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為2：1．
（2）實(shí)驗(yàn)室用NH₄Cl、鹽酸、NaClO₂（亞氯酸鈉）為原料，通過圖1過程制備ClO₂：

①電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 3H₂↑+NCl₃．
②除去ClO₂中的NH₃可選用的試劑是c（填標(biāo)號）．
a．水b．堿石灰   c．濃硫酸    d．飽和食鹽水
（3）用圖2裝置可以測定混合氣中ClO₂的含量：
Ⅰ．在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用50mL水溶解后，再加入 3mL 稀硫酸：
Ⅱ．在玻璃液封裝置中加入水．使液面沒過玻璃液封管的管口；
Ⅲ．將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收；
Ⅳ．將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中：
Ⅴ．用0.1000mol•L^-1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定錐形瓶中的溶液（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），指示劑顯示終點(diǎn)時(shí)共用去20.00mL硫代硫酸鈉溶液．在此過程中：
①錐形瓶內(nèi)ClO₂與碘化鉀反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O．
②滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)溶液顏色不再改變．
③測得混合氣中ClO₂的質(zhì)量為0.02700 g．

Answer 1

分析 （1）KClO₃在H₂SO₄存在下與Na₂SO₃反應(yīng)，SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由電子、電荷守恒可知該離子反應(yīng)為2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O；
（2）由生產(chǎn)流程可知氯化銨在鹽酸溶液中進(jìn)行電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl₃，電解方程式為NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，在NCl₃溶液中加入NaClO₂，可生成ClO₂、NH₃和X，X中含Cl^-、OH^-，
①由生產(chǎn)流程可知氯化銨在鹽酸溶液中進(jìn)行電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl₃，電解方程式為NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；
②由信息可知，ClO₂易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，氨氣為堿性氣體，利用性質(zhì)差異分離提純；
（3）①由題目信息可知，ClO₂通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應(yīng)，氧化I^-為I₂，自身被還原為Cl^-，同時(shí)生成水；
②淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)；
③根據(jù)關(guān)系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計(jì)算n（ClO₂），再根據(jù)m=nM計(jì)算m（ClO₂）；

解答 解：（1）KClO₃在H₂SO₄存在下與Na₂SO₃反應(yīng)制得ClO₂，可知SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由電子、電荷守恒可知該離子反應(yīng)為2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O，氧化劑為KClO₃，還原劑為Na₂SO₃，由離子反應(yīng)可知該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（2）①由生產(chǎn)流程可知氯化銨在鹽酸溶液中電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl₃，電解方程式為：NH₄Cl+2HClNCl₃+3H₂↑，
故答案為：NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；
②除去ClO₂中的NH₃可選用的試劑是和氨氣反應(yīng)，但不能和ClO₂反應(yīng)，ClO₂易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，
a．ClO₂易溶于水，不能利用水吸收氨，故a錯(cuò)誤；
b．堿石灰不能吸收氨氣，故b錯(cuò)誤；
c．濃硫酸可以吸收氨氣，且不影響ClO₂，故c正確；
d．ClO₂易溶于水，不能利用飽和食鹽水吸收氨氣，故d錯(cuò)誤；
故答案為：c；
（3）①由題目信息可知，ClO₂通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應(yīng)，氧化I^-為I₂，自身被還原為Cl^-，同時(shí)生成水，反應(yīng)離子方程式為2ClO₂+10I^-+8H⁺═2Cl^-+5I₂+4H₂O，
故答案為：2ClO₂+10I^-+8H⁺═2Cl^-+5I₂+4H₂O；
②V中加入的指示劑通常為淀粉溶液，碘單質(zhì)遇到淀粉變藍(lán)色，滴定反應(yīng)為I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色，
故答案為：溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)溶液顏色不再改變；
③用0.1000mol•L^-1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定錐形瓶中的溶液（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），指示劑顯示終點(diǎn)時(shí)共用去20.00mL硫代硫酸鈉溶液．含有Na₂S₂O₃物質(zhì)的量為0.02 L×0.1mol/L=0.002 mol，則：
根據(jù)關(guān)系式：2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃，
           2           10
           n（ClO₂） 0.002mol
所以n（ClO₂）=0.0004mol，
所以m（ClO₂）=0.004 mol×67.5g/mol=0.02700g，
故答案為：0.02700；

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)含量的測定，為高頻考點(diǎn)，為2015年高考真題，把握物質(zhì)的性質(zhì)、制備流程、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的綜合考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．