Question

【題目】世界環保聯盟建議全面禁止使用氯氣用于飲用水的消毒，而建議采用高效“綠色”消毒劑二氧化氯．二氧化氯是一種極易爆炸的強氧化性氣體，易溶于水、不穩定、呈黃綠色，在生產和使用時必須盡量用稀有氣體進行稀釋，同時需要避免光照、震動或加熱．實驗室以電解法制備ClO2的流程如下：
已知：①NCl3是黃色黏稠狀液體或斜方形晶體，極易爆炸，有類似氯氣的刺激性氣味，自燃爆炸點為95℃，在熱水中易分解，在空氣中易揮發，不穩定．②氣體B能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍．
回答下列問題：
（1）電解時，發生反應的化學方程式為 ． 實驗室制備氣體B的化學方程式為 ． 為保證實驗的安全，在電解時需注意的問題是：①控制好生成NCl3的濃度；② ．
（2）NCl3與NaClO2（亞氯酸鈉）按物質的量之比為1：6混合，在溶液中恰好反應生成ClO2 ， 該反應的離子方程式為 ．
（3）ClO2很不穩定，需隨用隨制，產物用水吸收得到ClO2溶液．為測定所得溶液中ClO2的含量，進行了下列實驗： 步驟1：準確量取ClO2溶液10mL，稀釋成100mL試樣；
步驟2：量取V1 mL試樣加入到錐形瓶中，調節試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，搖勻，在暗處靜置30min
步驟3：以淀粉溶液作指示劑，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液V2 mL．（已知I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣）
①上述步驟3中滴定終點的現象是；
②根據上述步驟可計算出原ClO2溶液的濃度為g/L（用含字母的代數式表示）．
（4）在一定溫度下，溶質溶解在兩種互不相溶的溶劑中的濃度之比是一個常數K，若c（A）、c（B）（gL ）分別表示溶質在A、B兩種溶劑中的濃度，則有 =K．對于而言， =85．現有2.0L碘水，其中含I20.020g，若用CCl4萃取，按兩種方法萃取：第一種方法用50mLCCl4萃取一次；第二種方法是分兩次萃取，每次用25mLCCl4 ． 為了比較哪種方法效果好，需求算兩種情況下碘水中殘余的質量．第一種方法碘水中殘余的質量 ， 第二種方法碘水中殘余的質量 ．

Answer 1

【答案】
（1）NH4Cl+2HCl NCl3+3H2↑；2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+2NH3↑+2H2O；控制好反應溫度
（2）NCl3+6ClO2﹣+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl﹣+3OH﹣
（3）溶液藍色變為無色，且30s內不變色；
（4）0.0064g；0.0046g
【解析】解：NH4Cl溶液中加入鹽酸進行電解得到NCl3 ， 結合元素守恒可知，生成的氣體A為H2 ， NCl3溶液中加入NaClO2溶液，得到ClO2與氣體B，氣體B能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，則B為NH3 ． （1）由上述分析可知，電解發生反應：NH4Cl+2HCl NCl3+3H2↑；實驗室用氯化銨與氫氧化鈣在加熱條件下制備氨氣，反應生成氯化鈣、氨氣與水，反應方程式為：2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+2NH3↑+2H2O， 由題目信息可知，NCl3極易爆炸，盡量用稀有氣體進行稀釋，在熱水中易分解，電解中應注意：控制好生成NCl3的濃度，控制好反應溫度；
所以答案是：NH4Cl+2HCl NCl3+3H2↑；2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+2NH3↑+2H2O；控制好反應溫度；（2）NCl3與NaClO2按物質的量之比為1：6混合，在溶液中恰好反應生成ClO2與NH3 ， 由氫元素守恒可知，有水參加反應，1molNCl3得到1molNH3 ， 由ClO2﹣、ClO2中Cl原子與O原子之比均為1：2，結合電荷守恒可知，反應還生成NaCl與NaOH，反應離子方程式為：NCl3+6ClO2﹣+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl﹣+3OH﹣ ， 所以答案是：NCl3+6ClO2﹣+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl﹣+3OH﹣ ， （3）①碘反應完畢，加入最后一滴Na2S2O3溶液，溶液藍色變為無色，且30s內不變色，說明反應到達終點，
所以答案是：溶液藍色變為無色，且30s內不變色；②ClO2與I﹣反應得到Cl﹣與I2 ， 由電子轉移守恒及已知反應，可得關系式：2ClO2～5I2～10S2O32﹣ ， 則V1 mL試樣中ClO2的物質的量為c mol/L×V2×10﹣3L× ，故100mL溶液中ClO2的物質的量為為c mol/L×V2×10﹣3L× × ，故原10mL溶液中ClO2的質量為c mol/L×V2×10﹣3L× × ×68.5g/mol，
濃度．
ClO2與I﹣反應得到Cl﹣與I2 ， 由電子轉移守恒及已知反應，可得關系式：2ClO2～5I2～10S2O32﹣ ， 則V1 mL試樣中ClO2的物質的量為c mol/L×V2×10﹣3L× ，故100mL溶液中ClO2的物質的量為c mol/L×V2×10﹣3L× × ，故原10mL溶液中ClO2的質量為c mol/L×V2×10﹣3L× × ×67.5g/mol=cV2×10﹣3× × ×67.5g，即原溶液中ClO2的濃度為（cV2×10﹣3× × ×67.5g）÷0.01L= g/L，所以答案是： ；（4）按一次萃取，設C（H2O）=x，則C（CCl4）=85x，C（H2O）V（H2O）+C（CCl4）V（CCl4）=m（I2）
2x+85x×0.05=0.02
x=0.0032g/L，
殘存碘的量m（I2）=2L×0.0032g/L=0.0064g，
按兩次萃取設C（H2O）=a（第一次）
2a+85a×0.025=0.02
a=0.0048g/L，
m（I2）=0.0048g/L×2L=0.0096g，
再設C（H2O）=b（第二次），2b+85b×0.025=0.0096
b=0.0023g/L，
殘存碘量m（I2）=2L×0.0023g/L=0.0046g，
第二種方法好，
所以答案是：0.0064g，0.0046g；