Question

【題目】ClO2又稱百毒凈，可用于水的凈化和紙漿、紡織品的漂白。用如下圖所示裝置(夾持裝置和加熱裝置省略)制備ClO2并探究ClO2的某些性質。

已知：①高氯酸：沸點90 ℃，濃度低于60%比較穩(wěn)定，濃度高于60%遇含碳化合物易爆炸。

②

回答下列問題：

(1)儀器a的名稱為_______。實驗開始前，膠塞及導管接口必須包錫箔紙，其原因是__________。

(2)寫出裝置A制備ClO2同時生成高氯酸的化學方程式：___________。

(3)關閉止水夾②，打開止水夾①③，通空氣一段時間，裝置C中生成NaClO2，離子方程式為______。若關閉止水夾③，打開止水夾②，B中可觀察到的現(xiàn)象為_______。

(4)從裝置C反應后的溶液中獲得NaClO2晶體，常采用減壓蒸發(fā)結晶。采用減壓蒸發(fā)的原因是______，減壓蒸發(fā)時，當有較多晶體析出時，再_____(填操作方法)，洗滌，干燥。即可得NaClO2。

(5)城市飲用水處理新技術用NaClO2、高鐵酸鈉替代Cl2。如果以單位質量的氧化劑所得到的電子數來表示消毒效率，那么，NaClO2、Na2FeO4、Cl2三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是________。

(6)ClO2很不穩(wěn)定，需隨用隨制，產物用水吸收可得到ClO2溶液。為測定所得溶液中ClO2的濃度，進行了下列實驗：

步驟1：準確量取ClO2溶液10.00mL，稀釋成100.00mL試樣量取V0mL試樣加入到錐形瓶中；

步驟2：用稀硫酸調節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；

步驟3：加入指示劑，用cmol·L1Na2S2O3溶液滴定至終點。重復2次，測得消耗Na2S2O3溶液平均值為V1mL。

已知：2ClO2+10I+8H+=2Cl+5I2+4H2O，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，計算該ClO2的濃度為________g/L(用含字母的代數式表示，計算結果化簡)。

Answer 1

【答案】三頸燒瓶 橡膠是含碳化合物，若生成的高氯酸濃度高時遇膠塞及導管口易發(fā)生爆炸 3NaClO3＋3H2SO4(濃)=HClO4＋2ClO2↑＋3NaHSO4＋H2O 2ClO2＋2OH-＋H2O2=2＋2H2O＋O2 紅布條褪色 減壓可降低沸點，較低溫度下蒸發(fā)，避免晶體高溫分解 在38～60 ℃溫度下，趁熱過濾 NaClO2＞Cl2＞Na2FeO4

【解析】

A裝置由過量濃硫酸和NaClO3反應制備ClO2和高氯酸，反應為：3NaClO3＋3H2SO4(濃)=HClO4＋2ClO2↑＋3NaHSO4＋H2O，高氯酸遇含碳化合物易爆炸，故膠塞及導管接口必須包錫箔紙，關閉止水夾②，打開止水夾①③，通空氣一段時間，ClO2與NaOH和H2O2在C中反應：2ClO2+2OH-+H2O2=2ClO2-+2H2O+O2，控制溫度38 ℃～60℃下進行減壓蒸發(fā)結晶可得晶體NaClO2，關閉止水夾③，打開止水夾②，ClO2有強氧化性，使B中紅布條褪色，用D中NaOH溶液吸收尾氣，據此分析作答。

(1)儀器a為三頸燒瓶；由題可知，高氯酸濃度高于60%遇含碳化合物易爆炸，橡膠是含碳化合物，若生成的高氯酸濃度高時遇膠塞及導管易發(fā)生爆炸；

(2)A中由過量濃硫酸和NaClO3反應制備ClO2和高氯酸，反應為：3NaClO3＋3H2SO4(濃)=HClO4＋2ClO2↑＋3NaHSO4＋H2O；

(3)關閉止水夾②，打開止水夾①③，ClO2與NaOH和H2O2在C中反應：2ClO2＋2OH-＋H2O2=2＋2H2O＋O2，若關閉止水夾③，打開止水夾②，ClO2有強氧化性，使B中紅布條褪色；

(4)根據已知，溫度低于38℃，得到的晶體含有結晶水，溫度高于60℃NaClO2會分解，故從裝置C反應后的溶液中獲得NaClO2晶體，需控溫在38℃60℃進行減壓蒸發(fā)結晶，采用減壓蒸發(fā)的原因是減壓可降低沸點，較低溫度下蒸發(fā)，避免晶體高溫分解；

(5)NaClO2中氯元素由+3價降為1價，則1molNaClO2轉移電子4mol，消毒效率為，1molNa2FeO4轉移電子3mol，消毒效率可表示為，1molCl2轉移電子2mol，消毒效率可表示為：，三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是NaClO2＞Cl2＞Na2FeO4；

(6)設原ClO2溶液的濃度為x，

x=mol/L=g/L。