Question

【題目】二氧化氯（ClO2）可用于自來水消毒。以粗鹽為原料生產ClO2的工藝主要包括：①粗鹽精制；②電解微酸性NaCl溶液；③ClO2的制取。工藝流程如下圖：

⑴ 粗食鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質。除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的試劑X，X是_____(填化學式)，至沉淀不再產生后，再加入過量的Na2CO3和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去。經檢測發現濾液中仍含有一定量的SO42-，其原因是_______。（已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10；Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9）

⑵上述過程中，將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉與鹽酸反應生成ClO2。電解時生成的氣體B是__；反應Ⅲ的化學方程式為________________。

⑶ 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，進行了以下實驗：

步驟1：準確量取ClO2溶液10.00 mL，稀釋成100 mL試樣。

步驟2：量取V1mL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30分鐘。(已知：ClO2＋I－＋H+—I2＋Cl－＋H2O 未配平)

步驟3：以淀粉溶液作指示劑，用c mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液V2mL。（已知：I2＋2S2O32-＝2I－＋S4O62-）

① 準確量取10.00 mL ClO2溶液的玻璃儀器是_________________________。

② 滴定過程中，至少須平行測定兩次的原因是________________________。

③ 根據上述步驟可計算出原ClO2溶液的物質的量濃度為__________mol·L－1（用含字母的代數式表示）。

Answer 1

【答案】BaCl2 BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，當溶液中存在大量的CO32-離子時，BaSO4(s)會部分轉化為BaCO3(s) H2 2NaClO3＋4HCl==2ClO2↑＋2NaCl＋2H2O+Cl2↑ 酸式滴定管 減少實驗誤差

【解析】

粗鹽水中含有的雜質離子可以通過加除雜試劑除去，BaCl2溶液在加Na2CO3溶液之前加。精制的食鹽水在微酸性溶液中電解，得到NaClO3：NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑，然后NaClO3和HCl反應生成ClO2，方程式為2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋2NaCl＋2H2O+Cl2↑。

⑴粗食鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO42－等雜質。除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的BaCl2，除去硫酸根離子；根據沉淀轉化原理，BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，當溶液中存在大量的CO32－離子時，BaSO4(s)會部分轉化為BaCO3(s)，所以經檢測發現濾液中仍含有一定量的SO42－；

⑵根據電解原理NaCl→氯酸鈉，發生氧化反應，氯酸鈉在陽極生成，氣體B在陰極生成，所以B是氫氣；反應Ⅲ是硫酸鈉、鹽酸生成ClO2和氯氣，反應的化學方程式為2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋2NaCl＋2H2O+Cl2↑；

⑶ClO2具有氧化性，準確量取10.00 mL ClO2溶液的玻璃儀器是酸式滴定管；為減少實驗誤差，至少須平行測定兩次的原因是；設原ClO2溶液的物質的量濃度為xmol·L－1，根據ClO2~ I2~2S2O32－關系式，2×V1mL×x=V2mL×c mol·L－1，x=。