Question

ClO₂气体是一种高效、广谱、安全的杀菌消毒剂，可用NaClO₃和草酸(H2C₂O₄)反应制得，无水草酸100℃可以升华，某学习小组用下图装置模拟工业制取收集ClO₂。

（1）实验时装置A需在60℃～100℃进行的原因是______________，控制所需温度的方法是__________；

（2）电动搅拌棒的作用是______________，装置A中反应产物有Na₂CO₃、ClO₂和CO₂等，该反应的化学方程式为_________________；

（3）在装置C中ClO₂和NaOH反应生成等物质的量的两种盐，其中一种盐为NaClO₂，写出反应的离子方程式_________________；

（4）用ClO₂处理过的饮用水(pH为5.5～6.5)往往残留少量ClO₂和一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO₂^-)．

①ClO₂被I^-还原为ClO₂^-、Cl^-的转化率与溶液pH的关系如图2所示

②当pH≤2.0时，ClO₂^-也能被I^-还原成Cl^-

③2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI

根据上述信息，请补充完整测定饮用水中ClO₂^-含量的实验方案：

取一定体积的饮用水，加入NaOH溶液调节pH为7.0～8.0；______________________________________

_________________________________________________________________________________；再重复上述操作1～2次，计算得出结果。

(实验中需使用的试剂：淀粉溶液、标准Na₂S₂O₃溶液、KI溶液、稀硫酸)

Answer

（1）温度过低，化学反应速率较慢，温度过高草酸升华或分解 水浴加热

（2）将反应物充分混合(或充分反应、或使反应物受热均匀) 2NaClO3+H2C2O4Na2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O

（3）2ClO2+2OH-=ClO3-+ClO2-+H2O

（4）加入足量KI溶液，加2滴淀粉溶液；用标准Na2S2O3溶液滴定至终点(或蓝色褪去)，记录消耗标准Na2S2O3溶液的体积；加入稀硫酸调节溶液的pH≤2.0；继续用标准Na2S2O3溶液滴定至终点，记录消耗标准Na2S2O3溶液的体积

【解析】

试题分析：（1）一般来说，升高温度，活化分子的百分数增大，反应速率增大，温度过低，化学反应速率较慢，无水草酸100℃可以升华，温度过高草酸升华或分解，所以实验时装置A需在60℃～100℃进行，反应温度低于水的沸点，用水浴可使反应容器受热均匀，所以反应要用水浴加热；

（2）实验时电动搅拌，能增加反应物的接触机会，将反应物充分混合(或充分反应、或使反应物受热均匀)，使反应速率加快，装置A中反应物为NaClO3、H2C2O4，产物有Na2CO3、ClO2和CO2等，Cl(+5→+4)，C(+3→+4)，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应方程式为：2NaClO3+H2C2O4Na2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O；

（3）NaOH吸收ClO2尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO2-，氧化还原反应规律，另一种离子中Cl元素化合价升高，即为ClO3-，反应的离子方程式为：2ClO2+2OH-=ClO3-+ClO2-+H2O；

（4）信息③用Na2S2O3溶液滴定至终点，说明步骤中有碘生成，是用连续碘量法进行测定，根据曲线图示在pH≤2.0时，ClO2被I-还原只生成Cl-，pH≥7.0时，ClO2被I-还原只生成ClO2-；而用ClO2处理过的饮用水，其pH为5.5～6.5，所以其中既含有ClO2，又含有ClO2-，若将溶液的pH调节为7.0～8.0，则第一阶段滴定时只是ClO2被I-还原只生成ClO2-，溶液的ClO2-没有被I-还原，所以第二阶段滴定前应调节溶液的pH≤2.0，使ClO2-与I-反应，以测定样品水样中亚氯酸根离子的含量，所以需调节溶液的pH≤2.0，所以测定饮用水中ClO2-含量的实验方案为：加入足量KI溶液，加2滴淀粉溶液；用标准Na2S2O3溶液滴定至终点(或蓝色褪去)，记录消耗标准Na2S2O3溶液的体积；加入稀硫酸调节溶液的pH≤2.0；继续用标准Na2S2O3溶液滴定至终点，记录消耗标准Na2S2O3溶液的体积。

【考点定位】考查实验方案的设计

【名师点晴】高频考点，把握制备的反应原理及测定含量发生的反应为解答的关键；实验过程分析：装置A中盛放草酸和NaClO3，反应生成ClO2气体：2NaClO3+H2C2O4Na2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O，装置A用电动搅拌棒，将反应物充分混合(或充分反应、或使反应物受热均匀)，B为ClO2的凝集装置，装置C为尾气吸收装置，据此答题。