Question

【題目】二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體，易溶于水，在混合氣體中的體積分數大于10％就可能發生爆炸，在工業上常用作水處理劑、漂白劑。回答下列問題：

(1)在處理廢水時，ClO2可將廢水中的CN－氧化成CO2和N2，寫出該反應的離子方程式：________________________。

(2)某小組按照文獻中制備ClO2的方法設計了如圖所示的實驗裝置用于制備ClO2。

①通入氮氣的主要作用有2個，一是可以起到攪拌作用，二是____________________。

②裝置B的作用是__________________。

③裝置A用于生成ClO2氣體，該反應的化學方程式為__________________。

④當看到裝置C中導管液面上升時應進行的操作是______________________。

(3)測定裝置C中ClO2溶液的濃度：取10mLC中溶液于錐形瓶中，加入足量的KI溶液和H2SO4酸化，然后加入_______________________作指示劑，用0.1000mol·L－1的Na2S2O3標準液滴定錐形瓶中的溶液(I2+2S2O32- = 2I- +S4O62-)，當看到____________________________現象時，測得標準液消耗的體積為20.00mL，通過計算可知C中ClO2溶液的濃度為________mol·L－1。

Answer 1

【答案】2ClO2＋2CN－＝2CO2＋N2＋2Cl－ 稀釋二氧化氯，防止因二氧化氯的濃度過高而發生爆炸 防止倒吸(或作安全瓶) 2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O 加大氮氣的通入量 淀粉溶液 溶液藍色褪去且半分鐘內不恢復原色 0.04

【解析】

（1）依據電子轉移數守恒配平該氧化還原反應方程式；

（2）①結合ClO2的特點，從安全隱患角度分析考慮；

②根據儀器的連接特點作答；

③NaClO3與H2O2在酸性條件下發生氧化還原反應用于制備ClO2；

④裝置C中導管液面上升時，說明ClO2在水中過飽和，析出晶體；

（3）碘單質與淀粉溶液變藍；再根據標準溶液滴定待測液的基本實驗操作分析作答；最后依據電子轉移數守恒及各物質之間的關系式列式計算。

（1）ClO2可將廢水中的CN－氧化成CO2和N2，本身氯元素化合價降低到穩定的-1價，其離子方程式為：2ClO2＋2CN－＝2CO2＋N2＋2Cl－，

故答案為：2ClO2＋2CN－＝2CO2＋N2＋2Cl－；

（2）①氮氣可稀釋二氧化氯，防止因二氧化氯的濃度過高而發生爆炸，

故答案為：可稀釋二氧化氯，防止因二氧化氯的濃度過高而發生爆炸；

②ClO2易溶于水，則裝置B作為安全瓶，可防倒吸，

故答案為：防止倒吸(或作安全瓶)；

③裝置A內發生氧化還原反應，NaClO3作氧化劑，H2O2做還原劑，反應有氧氣生成，結合原子守恒規律可知，產物中還有水，其化學方程式為：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O，

故答案為：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O；

④裝置C中導管液面上升時，說明ClO2濃度過大，為防止爆炸，需加大氮氣的通入量，

故答案為：加大氮氣的通入量；

（3）KI可在酸性條件下被ClO2氧化為I2，因I2與淀粉溶液會變藍，所以可用淀粉溶液作為反應的指示劑，用Na2S2O3標準液滴定錐形瓶中的I2溶液，當滴定最后一滴標準Na2S2O3時，錐形瓶內的溶液藍色褪去且半分鐘內不恢復原色，說明已達到終點，依據電子轉移數守恒規律列出關系式2ClO2 5I2 10S2O32-，則n(ClO2) = n(S2O32-) = ×0.1000mol·L－1×20.00×10-3 L = 4×10-4 mol，因此錐形瓶內ClO2的濃度為c(ClO2) = = 0.04 mol/L，

故答案為：淀粉溶液；溶液藍色褪去且半分鐘內不恢復原色；0.04。