Question

（13分）二氧化氯（ClO₂）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制得。某学生拟用左下图所示装置模拟工业制取并收集ClO₂。

（1）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）A必须添加温度控制装置，除酒精灯外，还需要的玻璃仪器有      ；B也必须添加温度控制装置，应该是           装置。

（3）反应后在装置C中可得NaClO₂溶液。已知NaClO₂饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO₂·3H₂O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO₂。根据上图所示的NaClO₂的溶解度曲线，请补充从NaClO₂溶液中制得NaClO₂的操作步骤：
①        ；②        ；③洗涤；④干燥。
（4）ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了下列实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10 mL，稀释成100 mL试样；量取V₁ mL试样加入到锥形瓶中；
步骤2：调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；
步骤3：加入淀粉指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知2 Na₂S₂O₃ + I₂ = Na₂S₄O₆ + 2NaI）
①滴定过程中，至少须进行两次平行测定的原因是                    。
②原ClO₂溶液的浓度为           g / L（用含字母的代数式表示）。

Answer 1

（1）2KClO₃ + H₂C₂O₄  K₂CO₃ + CO₂↑+ 2ClO₂↑+ H₂O
（2）烧杯、温度计       冰水浴（或冷水浴）
（3）①蒸发浓缩结晶      ②趁热过滤
（4）①减少实验误差      ②135cV₂/ V₁

解析试题分析：（1）根据原子守恒可知，生成物还有水，所以反应的方程式是2KClO₃ + H₂C₂O₄  K₂CO₃ + CO₂↑+ 2ClO₂↑+ H₂O。
（2）温度的控制必须利用温度计，所以还缺少温度计，以及盛放溶液的烧杯。由于二氧化氯的沸点是11℃，所以要控制温度不超过11℃，应该采用冰水浴（或冷水浴）。
（3）由于在温度高于38℃时析出晶体是NaClO₂，而在在温度低于38℃时析出晶体是NaClO₂·3H₂O，所以必须是趁热过滤，即正确的操作是蒸发浓缩结晶、趁热过滤，然后洗涤干燥即可。
（4）①由于只做一次实验，误差大，结果不准确，所以在滴定过程中，至少须进行两次平行测定的原因是减少实验误差。
②根据电子的得失守恒可知，ClO₂和Na₂S₂O₃ 的关系是ClO₂～5Na₂S₂O₃ 。所以原溶液中ClO₂的物质的量是0.001V₂ c÷5/0.001V₁×0.1＝V₂ c/50V₁，所以原ClO₂溶液的浓度为V₂ c/50V₁×67.5g÷0.01L＝135cV₂/ V₁g/L。
考点：化学实验
点评：本题综合性强，主要考查学生的实验答题能力，难度较大。