Question

【題目】近年來各國都在尋找對環(huán)境無害而作用快速的消毒劑，其中二氧化氯(ClO2)是目前國際上倍受矚目的第四代高效、無毒的消毒劑。工業(yè)上用潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時反應(yīng)制得。某興趣小組的學(xué)生設(shè)計了如下模擬裝置來制取、收集ClO2并測定其質(zhì)量。

查閱資料：ClO2是一種黃紅色有刺激性氣味的氣體，其熔點(diǎn)為－59℃，沸點(diǎn)為11.0℃，溫度過高可能引起爆炸，易溶于水，易與堿液反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：制取并收集ClO2，如圖1裝置所示。

（1）裝置A中反應(yīng)產(chǎn)物有K2CO3、ClO2和CO2等，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。

（2）裝置A必須添加溫度控制裝置，其溫度要保持在60～80℃之間，控制溫度的目的是__________。裝置B也必須添加溫度控制裝置，應(yīng)該是__________（填“冰水浴”或“沸水浴”或“60℃的熱水浴”）裝置。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：測定ClO2質(zhì)量，如圖2裝置所示。過程如下：

在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；按照圖2組裝好儀器；在玻璃液封管中加入水，浸沒導(dǎo)管口；將生成的ClO2氣體由導(dǎo)管通入錐形瓶的溶液中充分吸收后，把玻璃液封管中的水封液倒入錐形瓶中，再向錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液：用cmol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定錐形瓶中的液體，共用去VmL硫代硫酸鈉溶液（己知：I2＋2S2O32－=2I－＋S4O62－）。

（3）裝置中玻璃液封管的作用是____________________。

（4）滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是____________________。

（5）測得通入ClO2的質(zhì)量m(ClO2)=__________g（用整理過的含c、V的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】（1）2KClO3＋H2C2O4K2CO3＋2ClO2↑＋CO2↑＋H2O

（2）使反應(yīng)正常進(jìn)行且防止溫度過高引起爆炸；冰水浴

（3）吸收殘余的ClO2并使錐形瓶內(nèi)外壓強(qiáng)相等

（4）當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液滴入時，溶液由藍(lán)色變成無色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色

（5）1.35CV×10-2

【解析】

試題分析：（1）潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時反應(yīng)制得K2CO3、ClO2和CO2等，根據(jù)化合價升降相等和原子守恒配平，化學(xué)方程式為2KClO3＋H2C2O4K2CO3＋2ClO2↑＋CO2↑＋H2O。

（2）為了使反應(yīng)正常進(jìn)行且防止溫度過高引起爆炸，裝置A必須添加溫度控制裝置，其溫度要保持在60～80℃之間；裝置B的作用是收集熔點(diǎn)為－59℃，沸點(diǎn)為11.0℃的ClO2，所以用冰水浴進(jìn)行溫度控制。

（3）裝置中玻璃液封管的作用是吸收殘余的ClO2并使錐形瓶內(nèi)外壓強(qiáng)相等。

（4）該滴定實(shí)驗(yàn)用淀粉作指示劑，則滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液滴入時，溶液由藍(lán)色變成無色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色，說明達(dá)到滴定終點(diǎn)。

（5）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)：8H＋+2ClO2+10I－=2Cl－+5I2+4H2O、I2＋2S2O32－=2I－＋S4O62－，得關(guān)系式：

ClO2——5S2O32—，消耗硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為CV×10-3mol，則通入ClO2的質(zhì)量m(ClO2)=CV×10-3 ÷5 ×67.5g/mol=1.35CV×10-2 g.