Question

8．近年來(lái)各國(guó)都在尋找對(duì)環(huán)境無(wú)害而作用快速的消毒劑，其中二氧化氯（ClO₂）是目前國(guó)際上倍受矚目的第四代高效、無(wú)毒的消毒劑．工業(yè)上用潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時(shí)反應(yīng)制得．某興趣小組的學(xué)生設(shè)計(jì)了如下模擬裝置來(lái)制取、收集ClO₂并測(cè)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(guò)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Ⅰ裝置所示．
（1）裝置A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O．
（2）裝置A必須添加溫度控制裝置，除酒精燈外，還需要的玻璃儀器有燒杯、溫度計(jì)；其溫度要保持60-80℃之間，控制溫度的目的是使反應(yīng)發(fā)生（或正常進(jìn)行），并防止溫度過(guò)高引起爆炸．裝置B也必須添加溫度控制裝置，應(yīng)該是冰水�。ㄌ睢氨�水浴”或“沸水浴”或“60℃的熱水浴”）裝置．
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：測(cè)定ClO₂質(zhì)量，如圖2裝置所示．過(guò)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?qǐng)D2組裝好儀器；在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（已知I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
（3）裝置中玻璃液封管的作用是吸收殘余的二氧化氯氣體，并使錐形瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等．
（4）滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是當(dāng)?shù)稳耄ㄗ詈螅┮坏螛?biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原．
（5）測(cè)得通入ClO₂的質(zhì)量m（ClO₂）=1.35cv×10^-2或0.0135 cvg（用整理過(guò)的含c、V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）KClO₃和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒書(shū)寫(xiě)方程式；
（2）二氧化氯（ClO₂）沸點(diǎn)為11℃，用氯酸鉀粉末與草酸在60℃時(shí)反應(yīng)可生成二氧化氯等物質(zhì)，裝置A必須添加溫度控制裝置，需溫度計(jì)，ClO₂溫度過(guò)高可能引起爆炸，其溫度要保持60-80℃之間，ClO₂的沸點(diǎn)低，用冰水可以使ClO₂冷凝為液體；
（3）用水再次吸收殘余的二氧化氯氣體，并使錐形瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等；
（4）溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不褪色，說(shuō)明滴定至終點(diǎn)；
（5）根據(jù)關(guān)系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計(jì)算n（ClO₂），再根據(jù)m=nM計(jì)算m（ClO₂）．

解答 解：（1）KClO₃和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；
（2）二氧化氯（ClO₂）沸點(diǎn)為11℃，用氯酸鉀粉末與草酸在60℃時(shí)反應(yīng)可生成二氧化氯等物質(zhì)，裝置A必須添加溫度控制裝置，故裝置A中還應(yīng)安裝的玻璃儀器是溫度計(jì)；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(guò)高可能引起爆炸，其溫度要保持60-80℃之間，控制溫度的目的是使反應(yīng)發(fā)生（或正常進(jìn)行），并防止溫度過(guò)高引起爆炸，ClO₂的沸點(diǎn)：11.0℃，沸點(diǎn)低，用冰水可以使ClO₂冷凝為液體，收集在試管中或常溫下二氧化氯為氣態(tài)，
故答案為：溫度計(jì)；使反應(yīng)發(fā)生（或正常進(jìn)行），并防止溫度過(guò)高引起爆炸；冰水浴；
（3）裝置中玻璃液封管的作用是，用水再次吸收殘余的二氧化氯氣體，并使錐形瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等．
故答案為：吸收殘余的二氧化氯氣體，并使錐形瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等；
（4）當(dāng)?shù)稳耄ㄗ詈螅┮坏螛?biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不褪色，說(shuō)明滴定至終點(diǎn)，
故答案為：當(dāng)?shù)稳耄ㄗ詈螅┮坏螛?biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原；
（5）VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物質(zhì)的量為V•10^-3 L×cmol/L=c•V•10^-3 mol．則：
根據(jù)關(guān)系式：2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃，
                    2                    10
             n（ClO₂）          c•V•10^-3 mol
所以n（ClO₂）=$\frac{1}{5}$c•V•10^-3 mol．
所以m（ClO₂）=$\frac{1}{5}$c•V•10^-3 mol×67.5g/mol=1.35cv×10^-2g=0.0135 cvg，
故答案為：1.35cv×10^-2或0.0135 cv．

點(diǎn)評(píng) 本題以氯及其化合物的性質(zhì)考查氧化還原反應(yīng)及物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，把握習(xí)題中的信息及知識(shí)遷移應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重學(xué)生綜合應(yīng)用能力及信息抽取和分析能力的考查，題目難度中等．