Question

13．二氧化氯（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．某学生拟用左图1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：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O．
（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烧杯、温度计；B也必须添加温度控制装置，应该是冰水浴（选填“冰水浴”或“热水浴”）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．根据如图2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蒸发结晶；②趁热过滤；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10.00mL，稀释成100.00mL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^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．（已知2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）
①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原ClO₂溶液的浓度为$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用步骤中的字母代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）根据反应物和产物结合原子守恒来书写方程式，
（2）让反应物充分的接触；测量温度的仪器是温度计，二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行；
（3）从溶液中制取溶质，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法；
（4）①多次实验可以减少误差；
②多次实验可以减少误差，根据关系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃计算c（ClO₂）．

解答 解：（1）加热60℃，氯酸钾和草酸反应生成碳酸钾、二氧化碳、二氧化氯和水，反应方程式为：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O，
故答案为：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60°\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；
（2）让反应物充分的接触，加快反应速率反应时搅拌，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烧杯，测量温度的仪器是温度计，二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行，所以应该采用冰水浴，
故答案为：温度计；冰水浴；
（3）从溶液中制取溶质，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，为防止析出晶体NaClO₂•3H₂O，
故答案为：蒸发结晶；趁热过滤；
（4）①为减少实验误差，应采用多次实验的方法，取平均值，减少计算误差，
故答案为：减少实验误差；
③设原ClO₂溶液的浓度为x，
       2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃
      2mol          10mol
$\frac{1{0}^{-2}x×{V}_{1}×1{0}^{-3}}{1{0}^{-1}}$mol  1×10^-3cV₂mol
x=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol•L^-1=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g•L^-1，
故答案为：$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$．

点评 本题考查实验方案的设计，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，明确物质的性质是解本题关键，难度较大．