Question

【題目】二氧化氯（ClO2）是極易溶于水且不與水發生化學反應的黃綠色氣體，沸點為11℃，可用于處理部分含硫廢水。某小組在實驗室中利用下列裝置制備ClO2（此制備方法中經空氣稀釋的SO2與ClO2不反應）。

回答下列問題：

（1）儀器X的名稱是________。

（2）欲選擇上圖中的裝置收集ClO2，其連接順序為a→_________________________（按氣流方向，用小寫字母表示）。

（3）裝置C的作用是_________，裝置E中反應的離子方程式為________________________。

（4）處理含硫（Na2S）堿性廢水時，ClO2與Na2S反應（S2-被氧化為SO42-）的離子方程式為__________；處理含硫堿性廢水時，相同條件下同體積的ClO2相對于Cl2的優點是__________________________。

（5）ClO2很不穩定，需現用現配，為測定所得溶液中ClO2的含量，進行下列實驗：

步驟1：準確量取V1 mL ClO2溶液加入錐形瓶中。

步驟2：用稀硫酸調節ClO2溶液的pH≤2.0，再加入足量KI晶體，靜置片刻。

步驟3：加入指示劑，用c mol·L-1的Na2S2O3標準溶液滴定至終點時，消耗V2 mL Na2S2O3標準溶液。

（已知：2ClO2+8H++10I-===2C1-+5I2+4H2O；2S2O32-+I2===2I-+S4O62-）

①配制100mL c mol·L-1 Na2S2O3標準溶液時，用到的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管和______。

②原溶液中ClO2的含量為____________（用含c、V1、V2的代數式表示）g·L-1。

Answer 1

【答案】分液漏斗 d→e→g→h→b→c→f 防倒吸 SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42 8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+； ClO2除硫效果更好，ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產生二次污染、均被還原為氯離子時，ClO2得到的電子數是氯氣的2.5倍； 100mL容量瓶 g/L

【解析】

（1）根據儀器的構造及用途作答；

（2）裝置A中亞硫酸鈉與濃硫酸發生反應制備二氧化硫氣體，在裝置E中發生生成二氧化氯的反應，為防止倒吸，A與E之間連接裝置C，二氧化氯沸點較低，故在B中冰水浴收集，最后用D裝置中的氫氧化鈉吸收未反應完的二氧化硫，防止污染空氣，據此分析解答；

（3）裝置C為安全瓶，根據其用途作答；裝置E中發生氧化還原反應，根據電子轉移數守恒配平該反應；

（4）ClO2具有強氧化性，與Na2S發生氧化還原反應；結合ClO2在水中的溶解度比氯氣大，且除硫效果徹底、產物無污染等角度分析作答；

（5）①根據配制100 ml c molL-1Na2S2O3標準溶液的實驗操作步驟分析所缺玻璃儀器；
②由反應可得關系式：2ClO2～5I2～10S2O32-，根據關系式計算ClO2的物質的量濃度，進而計算其含量；

（1）儀器X與橡皮管連接，平衡內外氣壓，便于液體順利留下，該儀器的名稱是分液漏斗，

故答案為：分液漏斗；

（2）二氧化硫從a進入裝置E中反應，為防止倒吸，故應在之前有安全瓶，則a→d→e，再連接E裝置中的g，二氧化氯沸點較低，故在B中冰水浴收集，為充分冷卻，便于收集，故連接b，最后用氫氧化鈉吸收未反應完的二氧化硫，防止污染空氣，連接順序為：a→d→e→g→h→b→c→f；

故答案為：d→e→g→h→b→c→f；

（3）二氧化硫從a若進入裝置E中反應，可能會倒吸，故再A與E之間安裝C裝置，其作用是防止倒吸，而E為發生裝置，其中二氧化硫與NaClO3反應的離子方程式為：SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42，

故答案為：防倒吸；SO2 +2ClO3 = 2ClO2 +SO42；

（4）S2－被氧化為SO42－，ClO2會被還原為穩定的Cl，根據氧化還原反應中得失電子數守恒可知，該離子方程式為：8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+；與氯氣相比，ClO2除硫效果徹底，氧化產物硫酸根更穩定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產生二次污染、均被還原為氯離子時，ClO2得到的電子數是氯氣的2.5倍；

故答案為：8ClO2 + 5S2 + 4H2O=8Cl + 5SO42 + 8H+；ClO2除硫效果更好，ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產生二次污染、均被還原為氯離子時，ClO2得到的電子數是氯氣的2.5倍。

（5）①稱量后在燒杯中溶解，并用玻璃棒攪拌，移入100 mL容量瓶中，加水至距離容量瓶刻度線12 cm處改用膠頭滴管定容，

故答案為：100mL容量瓶；

②由反應可得關系式：2ClO2～5I2～10S2O32-，可知V1 mL×c(ClO2)：V2mL×c(Na2S2O3)=2：10，則c(ClO2) = mol/L，則其含量為 mol/L×67.5 g/mol = g/L，

故答案為： g/L。