Question

【題目】二氧化氯（ClO2）是極易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的黃綠色氣體，沸點(diǎn)為11℃，可用于處理含硫廢水。某小組在實(shí)驗(yàn)室中探究ClO2與Na2S的反應(yīng)。回答下列問題：

（1）ClO2的制備：

已知：SO2+NaClO3+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4

①裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。

②欲收集干燥的ClO2，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)?/span>A→_______、_______、_______→C（按氣流方向）。

③裝置D的作用是_______________。

（2）ClO2與Na2S的反應(yīng)

將上述收集到的ClO2用N2稀釋以增強(qiáng)其穩(wěn)定性，并將適量的稀釋后的ClO2通入圖所示裝置中充分反應(yīng)，得到無色澄清溶液。一段時(shí)間后，通過下列實(shí)驗(yàn)探究Ⅰ中反應(yīng)的產(chǎn)物。

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量I中溶液于試管甲中，滴加品紅溶液和鹽酸	品紅始終不褪色	①無___生成
另取少量I中溶液于試管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振蕩	②____________	有SO42生成
③繼續(xù)在試管乙中滴加Ba(OH)2溶液至過量，靜置，取上層清液于試管丙內(nèi)_________	有白色沉淀生成	有Cl生成

④ClO2與Na2S反應(yīng)的離子方程式為___________。用于處理含硫廢水時(shí)，ClO2相對于Cl2的優(yōu)點(diǎn)是______________（任寫一條）。

Answer 1

【答案】Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O E B D 冷凝并收集ClO2 SO2(或HSO3或SO32) 溶液中有白色沉淀生成 加入足量稀硝酸酸化的硝酸銀溶液 8ClO2＋5S2－＋4H2O=8Cl－＋5SO42－＋8H＋ ClO2除硫效果徹底，氧化產(chǎn)物硫酸根更穩(wěn)定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍（寫一條即可）

【解析】

（1）ClO2的制備：裝置A中又Cu與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)制備二氧化硫氣體，在裝置B中發(fā)生生成二氧化氯的反應(yīng)，為防止倒吸，A與B之間連接裝置E，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在D中冰水浴收集，最后用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣，據(jù)此分析解答；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知ClO2與Na2S反應(yīng)有氯離子、硫酸根離子的生成；ClO2除硫效果徹底，氧化產(chǎn)物硫酸根更穩(wěn)定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍。

（1）①裝置A中反應(yīng)Cu與濃硫酸制備二氧化硫，化學(xué)方程式為：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；

②二氧化硫從a進(jìn)入裝置B中反應(yīng)，為防止倒吸，故應(yīng)在之前有安全瓶，則a→g→h，為反應(yīng)充分，故再連接B裝置中的b，二氧化氯沸點(diǎn)較低，故在D中冰水浴收集，為充分冷卻，便于收集，故連接e，最后用氫氧化鈉吸收未反應(yīng)完的二氧化硫，防止污染空氣，連接順序?yàn)椋?/span>a→gh→bc→ef→d；

③裝置D的作用為冷凝并收集ClO2；

（2）將適量的稀釋后的ClO2通入如圖所示裝置中充分反應(yīng)，得到無色澄清溶液，

①取少量I中溶液于試管甲中，滴加品紅溶液和鹽酸，品紅始終不褪色，說明溶液中無SO2(或HSO3或SO32)生成；

故答案為：SO2(或HSO3或SO32)；

②另取少量I中溶液于試管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振蕩，有SO42生成，硫酸根與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀；

故答案為：溶液中有白色沉淀生成；

③結(jié)論為有Cl生成，現(xiàn)象為有白色沉淀生成，氯化銀為不溶于酸的白色沉淀，檢驗(yàn)氯離子，故操作為：繼續(xù)在試管乙中滴加Ba(OH)2溶液至過量，靜置，取上層清液于試管丙內(nèi)加入足量稀硝酸酸化的硝酸銀溶液；

故答案為：加入足量稀硝酸酸化的硝酸銀溶液；

④由上述分析可知ClO2與Na2S反應(yīng)有氯離子、硫酸根離子的生成，故發(fā)生的離子方程式為：8ClO2＋5S2－＋4H2O=8Cl－＋5SO42－＋8H＋；用于處理含硫廢水時(shí)，ClO2相對于Cl2的優(yōu)點(diǎn)有：ClO2除硫效果徹底，氧化產(chǎn)物硫酸根更穩(wěn)定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍；

故答案為：8ClO2＋5S2－＋4H2O=8Cl－＋5SO42－＋8H＋；ClO2除硫效果徹底，氧化產(chǎn)物硫酸根更穩(wěn)定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產(chǎn)生二次污染、均被還原為氯離子時(shí)，ClO2得到的電子數(shù)是氯氣的2.5倍。