Question

近年来各国都在寻找对环境无害而作用快速的消毒剂，其中二氧化氯(ClO₂)是目前国际上倍受瞩目的第四代高效、无毒的消毒剂。工业上用潮湿的KClO₃和草酸(H₂C₂O₄)在60℃时反应制得。某兴趣小组的学生设计了如下模拟装置来制取、收集ClO₂并测定其质量。

查阅资料：ClO₂是一种黄红色有刺激性气味的气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，温度过高可能引起爆炸，易溶于水，易与碱液反应。

实验Ⅰ：制取并收集ClO₂，如图1装置所示。

（1）装置A中反应产物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，请写出该反应的化学方程式__________。

（2）装置A必须添加温度控制装置，其温度要保持在60～80℃之间，控制温度的目的是__________。装置B也必须添加温度控制装置，应该是__________（填“冰水浴”或“沸水浴”或“60℃的热水浴”）装置。

实验Ⅱ：测定ClO₂质量，如图2装置所示。过程如下：

在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；按照图2组装好仪器；在玻璃液封管中加入水，浸没导管口；将生成的ClO₂气体由导管通入锥形瓶的溶液中充分吸收后，把玻璃液封管中的水封液倒入锥形瓶中，再向锥形瓶中加入几滴淀粉溶液：用cmol/L硫代硫酸钠标准液滴定锥形瓶中的液体，共用去VmL硫代硫酸钠溶液（己知：I₂＋2S₂O₃^2－=2I^－＋S₄O₆^2－）。

（3）装置中玻璃液封管的作用是____________________。

（4）滴定终点的现象是____________________。

（5）测得通入ClO₂的质量m(ClO₂)=__________g（用整理过的含c、V的代数式表示）。

Answer

（1）2KClO3＋H2C2O4K2CO3＋2ClO2↑＋CO2↑＋H2O

（2）使反应正常进行且防止温度过高引起爆炸；冰水浴

（3）吸收残余的ClO2并使锥形瓶内外压强相等

（4）当最后一滴标准溶液滴入时，溶液由蓝色变成无色，且半分钟内不恢复原色

（5）1.35CV×10-2

【解析】

试题分析：（1）潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得K2CO3、ClO2和CO2等，根据化合价升降相等和原子守恒配平，化学方程式为2KClO3＋H2C2O4K2CO3＋2ClO2↑＋CO2↑＋H2O。

（2）为了使反应正常进行且防止温度过高引起爆炸，装置A必须添加温度控制装置，其温度要保持在60～80℃之间；装置B的作用是收集熔点为－59℃，沸点为11.0℃的ClO2，所以用冰水浴进行温度控制。

（3）装置中玻璃液封管的作用是吸收残余的ClO2并使锥形瓶内外压强相等。

（4）该滴定实验用淀粉作指示剂，则滴定终点的现象是当最后一滴标准溶液滴入时，溶液由蓝色变成无色，且半分钟内不恢复原色，说明达到滴定终点。

（5）根据化学反应：8H＋+2ClO2+10I－=2Cl－+5I2+4H2O、I2＋2S2O32－=2I－＋S4O62－，得关系式：

ClO2——5S2O32—，消耗硫代硫酸钠的物质的量为CV×10-3mol，则通入ClO2的质量m(ClO2)=CV×10-3 ÷5 ×67.5g/mol=1.35CV×10-2 g.

考点：考查实验室制备制取并收集ClO2，ClO2的性质等知识。