Question

二氧化氯（ClO₂）作為一種高效強(qiáng)氧化劑已被聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織（WHO）列為AI級(jí)安全消毒劑，常溫下二氧化氯為黃綠色或橘黃色氣體，易溶于水，易與堿液反應(yīng)，其性質(zhì)非常不穩(wěn)定，溫度過高、二氧化氯的水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于30%等均有可能引起爆炸．某研究小組設(shè)計(jì)下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置制備ClO₂．
現(xiàn)稱取12.25gKClO₃和9g草酸（H₂C₂O₄）放入燒瓶中，然后再加入足量的稀硫酸，水浴加熱．
回答下列問題：
（1）已知反應(yīng)后的產(chǎn)物中有ClO₂、CO₂和一種酸式鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）在反應(yīng)開始之前將燒杯中的水加熱到80℃，然后停止加熱，并使其保持在60℃～80℃之間．
這樣操作的目的是

 

，圖示裝置中缺少的一種必須的玻璃儀器是

 

．
（3）A裝置用于吸收產(chǎn)生的二氧化氯，其中最好盛放

 

（填序號(hào)）．
a.50mL 60℃的溫水    b.50mL冰水   c.50mL飽和食鹽水  d.50mL NaOH溶液
（4）本實(shí)驗(yàn)所制得的二氧化氯水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為

 

．（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）
（5）二氧化氯可迅速氧化硫化物，以除去有機(jī)硫產(chǎn)生的臭味，改善水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的水質(zhì)．取適量二氧化氯溶液加入到硫化氫溶液中，再向其中加入少量氯化鋇溶液，發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成．硫化氫溶液與二氧化氯發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）反應(yīng)物為草酸、氯酸鉀和硫酸，生成物為ClO₂、CO₂和一種酸式鹽，由質(zhì)量守恒可知酸式鹽應(yīng)為KHSO₄；
（2）如果溫度過高，會(huì)引起爆炸，控制反應(yīng)溫度應(yīng)用溫度計(jì)；
（3）二氧化氯易溶于水，則可用水吸收，為防止溫度過高而爆炸，應(yīng)在低溫下吸收；
（4）根據(jù)氯酸鉀和草酸的質(zhì)量關(guān)系判斷反應(yīng)的過量問題，計(jì)算生成二氧化氯的質(zhì)量，可計(jì)算所得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）取適量二氧化氯溶液加入到硫化氫溶液中，再向其中加入少量氯化鋇溶液，發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成，該沉淀為硫酸鋇，說明二氧化氯與硫化氫反應(yīng)生成硫酸，以此可確定反應(yīng)的離子方程式．

解答： 解：（1）反應(yīng)物為草酸、氯酸鉀和硫酸，生成物為ClO₂、CO₂和一種酸式鹽，由質(zhì)量守恒可知酸式鹽應(yīng)為KHSO₄，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O；
（2）題目信息已經(jīng)給出，ClO₂性質(zhì)非常不穩(wěn)定，溫度過高有可能引起爆炸，在反應(yīng)開始之前將燒杯中的水加熱到80℃，然后停止加熱，并使其溫度保持在60～80℃之間，另一個(gè)原因就是保證反應(yīng)所需的溫度，并使其溫度保持在60～80℃之間，所以必須要用溫度計(jì)，
故答案為：使反應(yīng)正常進(jìn)行，控制溫度，防止溫度過高引起爆炸；溫度計(jì)；
（3）二氧化氯易溶于水，則可用水吸收，為防止溫度過高而爆炸，應(yīng)在低溫下吸收，則b符合，故答案為：b；
（4）n（KClO₃）=

12.25g

122.5g/mol

=0.1mol，n（H₂C₂O₄）=

9g

90g/mol

=0.1mol，
根據(jù)方程式2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O可知道，H₂C₂O₄過量，用KClO₃的量計(jì)算，
則生成的n（ClO₂）=0.1mol，m（ClO₂）=0.1mol×67.5g/mol=6.75g，
所以得到的溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

6.75g

6.75g+50g

×100%=11.89%，
故答案為：11.89%；
（5）取適量二氧化氯溶液加入到硫化氫溶液中，再向其中加入少量氯化鋇溶液，發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成，該沉淀為硫酸鋇，說明二氧化氯與硫化氫反應(yīng)生成硫酸，則反應(yīng)的離子方程式為5H₂S+8ClO₂+4H₂O=5SO^2-₄+8Cl^-+18H⁺，
故答案為：5H₂S+8ClO₂+4H₂O=5SO^2-₄+8Cl^-+18H⁺．

點(diǎn)評(píng)：這一類題目是將元素化合物知識(shí)與生產(chǎn)工藝結(jié)合起來，引導(dǎo)我們關(guān)注化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性和實(shí)踐性，我們要在“相關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)條件控制的原理”等方面，加強(qiáng)對(duì)元素化合物性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的理解和應(yīng)用熟悉程度，提高對(duì)新信息的處理能力，題目難度中等．