Question

12．亚氯酸钠（NaClO₂）和ClO₂都是重要的漂白剂．通常情况下，ClO₂是一种具有强氧化性的黄色气体，常用于水的净化和纸浆、纺织品的漂白．ClO₂易发生爆炸，在生产、使用时可用其它气体进行稀释．ClO₂易与碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐．
（1）草酸（H₂C₂O₄）是一种弱酸，利用硫酸酸化的草酸还原氯酸钠，可较安全地生成ClO₂，反应的离子方程式为H₂C₂O₄+2ClO₃^-+2H⁺=2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O．
（2）自来水用ClO₂处理后，有少量ClO₂残留在水中，可用碘量法作如下检测（已知ClO₂存在于pH为4～6的溶液中，ClO₂^-存在于中性溶液中）：
①取0.50L水样，加入一定量的碘化钾，用氢氧化钠溶液调至中性，再加入淀粉溶液，溶液变蓝．写出ClO₂与碘化钾反应的化学方程式2ClO₂+2KI=2KClO₂+I₂．
②已知：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI，向①所得溶液中滴加5.00×10^-4mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液至恰好反应，消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL，判断达到滴定终点的方法是当滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液时，溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复颜色．该水样中ClO₂的浓度是1.35mg/L．
（3）某学习小组设计如下装置进行制取亚氯酸钠（NaClO₂）．
①装置A中产生的ClO₂气体，在装置C中反应生成NaClO₂，写出生成NaClO₂的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．将NaClO₂溶液在一定条件下处理即可得到NaClO₂晶体．
②装置B的作用是防止C中试管溶液倒吸到A中．
③某同学认为上述装置并不完整，请画出需补充的装置图．

Answer 1

分析 （1）草酸还原氯酸钠，生成ClO₂，氯元素化合价降低，则草酸中碳元素升价生成二氧化碳，再结合酸性环境可写；
（2）①ClO₂将碘化钾氧化为碘单质；
②碘与淀粉变蓝，用淀粉溶液作指示剂，反应中生成碘单质显示蓝色，反应后无碘单质，蓝色褪去；根据关系式2ClO₂～I₂～2S₂O₃^2-先计算出ClO₂的物质的量，然后再计算出浓度；
（3）装置A中产生的ClO₂气体，生成的ClO₂气体通入装置C中反应生成NaClO₂，将NaClO₂溶液在一定条件下处理即可得到NaClO₂晶体，装置B放倒吸，ClO₂气体不能直接排放到空气中，ClO₂易与碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐，故应该用氢氧化钠吸收尾气，据此解答．

解答 解：（1）酸化的草酸还原氯酸钠，生成ClO₂，氯元素化合价降低，则草酸中碳元素升价生成二氧化碳，发生的离子方程式为：H₂C₂O₄+2ClO₃^-+2H⁺=2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；
故答案为：H₂C₂O₄+2ClO₃^-+2H⁺=2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；
（2）①ClO₂与碘化钾反应的化学方程式为：2ClO₂+2KI=2KClO₂+I₂；
故答案为：2ClO₂+2KI=2KClO₂+I₂；
③淀粉做指示剂，碘与淀粉变蓝，滴定到终点时，碘单质正好反应完，故滴定达到终点时溶液的颜色变化为溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复颜色；2ClO₂～I₂～2S₂O₃^2-，则n（ClO₂）=n（S₂O₃^2-），则0.5L水样中ClO₂的浓度是$\frac{5×1{0}^{-4}mol/L×20×1{0}^{-3}L×67.5g/mol}{0.5L}$×1000=1.35mg/L；
故答案为：当滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液时，溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复颜色；1.35；
（3）①装置A中产生的ClO₂气体，在装置C中与氢氧化钠和过氧化氢反应，ClO₂中氯元素化合价降低被还原生成NaClO₂，则过氧化氢被氧化生氧气，化学方程式为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
故答案为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
②装置B的作用是防止C中试管溶液倒吸到A中；
故答案为：防止C中试管溶液倒吸到A中；
③ClO₂气体不能直接排放到空气中，ClO₂易与碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐，故应该用氢氧化钠吸收尾气，同时注意防止倒吸，在C装置后画：；
故答案为：．

点评 本题以实验室制备ClO₂为载体，考查了气体的制备、除杂、收集、尾气处理等实验操作，题目难度中等，学习中注意把握化学实验基本操作，做该类题目时把握实验目的和实验原理是解答题目的关键．