Question

（13分）世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO₂的流程如下：

已知：①NCl₃是黄色黏稠状液体或斜方形晶体，极易爆炸，有类似氯气的刺激性气味，自然爆炸点为95℃，在热水中易分解，在空气中易挥发，不稳定。

②气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

回答下列问题：

（1）电解时，发生反应的化学方程式为                      。

实验室制备气体B的化学方程式为                        ，为保证实验的安全，在电解时需注意的问题是：①控制好生成NCl₃的浓度；②                  。

（2）NCl₃与NaClO₂（亚氯酸钠）按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO₂，该反应的离子方程式为                                  。

（3）ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了下列实验：

步骤1：准确量取ClO₂溶液10 mL，稀释成100 mL试样；

步骤2：量取V₁ mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30 min。

步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。

（已知I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－）

①上述步骤3中滴定终点的现象是                              ；

②根据上述步骤可计算出原ClO₂溶液的浓度为               g /L（用含字母的代数式表示）。

Answer

（1）NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3，2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O，控制好反应温度；

（2）NCl3＋6ClO2－＋3H2O=6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－；

（3）①最后一滴滴入后，溶液从蓝色变成无色，且30s内不变色；②135cV2/V1

【解析】

试题分析：（1）NH4＋中的N显－3价，NCl3中的N显＋3价，化合价升高，根据电解池的工作原理，应在阳极参加反应，NH4＋＋3Cl－－6e－=MCl3＋4H＋，阴极上阳离子得电子，应是H＋反应式：6H＋＋6e－=3H2↑，两式相加得：NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3，气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明该气体显碱性，即是NH3，实验室制法用Ca（OH）2和NH4Cl的反应，Ca（OH）2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O，根据信息①NCl3在95℃发生自然爆炸，因此因控制温度；

（2）NCl3与NaClO2（亚氯酸钠）按物质的量之比为1∶6混合，说明NCl3系数是1，NaClO2系数是6，根据氧化还原反应配平过程，参加氧化还原的物质：NCl3＋6NaClO2→6ClO2↑＋NH3↑，此反应反应物中含有H的物质的参加，可能是H2O，也可能是OH－，不能是H＋，因为酸性溶液中不能出来碱，根据反应前后元素守恒，生成物中有NaCl，然后再根据原子个数守恒，推出生成物中有NaOH，反应物中是H2O，所以离子反应方程式：NCl3＋6ClO2－＋3H2O=6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－；

（3）根据步骤3淀粉做指示剂以及反应离子方程式，滴定终点的现象是：最后一滴滴入后，溶液从蓝色变成无色，且30s内不变色；②步骤2中发生的离子反应方程式：2ClO2＋10I－＋8H＋=2Cl－＋5I2＋4H2O，建立关系式：2ClO2～5I2～10S2O32－，求得100 mL试样中n（ClO2）=20×V2×10-3×c/V1mol，原溶液中ClO2溶液的浓度为20×V2×10-3×c×67.5/（V1×10×10-3）=135cV2/V1g /L。

考点：考查电极反应式的书写、气体实验室制备、信息的运用、氧化还原方程式的书写等知识。