Question

8．近年来各国都在寻找对环境无害而作用快速的消毒剂，其中二氧化氯（ClO₂）是目前国际上倍受瞩目的第四代高效、无毒的消毒剂．工业上用潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制得．某兴趣小组的学生设计了如下模拟装置来制取、收集ClO₂并测定其质量．
查阅资料：ClO₂是一种黄红色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，温度过高可能引起爆炸，易溶于水，易与碱液反应．
实验Ⅰ：制取并收集ClO₂，如图Ⅰ装置所示．
（1）装置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）装置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；其温度要保持60-80℃之间，控制温度的目的是使反应发生（或正常进行），并防止温度过高引起爆炸．装置B也必须添加温度控制装置，应该是冰水浴（填“冰水浴”或“沸水浴”或“60℃的热水浴”）装置．
实验Ⅱ：测定ClO₂质量，如图2装置所示．过程如下：
在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；按照图2组装好仪器；在玻璃液封管中的水封液倒入锥形瓶中，再向锥形瓶中加入几滴淀粉溶液；用cmol/L硫代硫酸钠标准液滴定锥形瓶中的液体，共用去VmL硫代硫酸钠溶液（已知I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
（3）装置中玻璃液封管的作用是吸收残余的二氧化氯气体，并使锥形瓶内外压强相等．
（4）滴定终点的现象是当滴入（最后）一滴标准液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原．
（5）测得通入ClO₂的质量m（ClO₂）=1.35cv×10^-2或0.0135 cvg（用整理过的含c、V的代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）KClO₃和草酸发生氧化还原反应生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O，根据得失电子守恒、原子守恒书写方程式；
（2）二氧化氯（ClO₂）沸点为11℃，用氯酸钾粉末与草酸在60℃时反应可生成二氧化氯等物质，装置A必须添加温度控制装置，需温度计，ClO₂温度过高可能引起爆炸，其温度要保持60-80℃之间，ClO₂的沸点低，用冰水可以使ClO₂冷凝为液体；
（3）用水再次吸收残余的二氧化氯气体，并使锥形瓶内外压强相等；
（4）溶液由蓝色恰好变为无色，且半分钟内不褪色，说明滴定至终点；
（5）根据关系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃计算n（ClO₂），再根据m=nM计算m（ClO₂）．

解答 解：（1）KClO₃和草酸发生氧化还原反应生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O，反应的化学方程式为：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O，
故答案为：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；
（2）二氧化氯（ClO₂）沸点为11℃，用氯酸钾粉末与草酸在60℃时反应可生成二氧化氯等物质，装置A必须添加温度控制装置，故装置A中还应安装的玻璃仪器是温度计；ClO₂是一种黄红色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，温度过高可能引起爆炸，其温度要保持60-80℃之间，控制温度的目的是使反应发生（或正常进行），并防止温度过高引起爆炸，ClO₂的沸点：11.0℃，沸点低，用冰水可以使ClO₂冷凝为液体，收集在试管中或常温下二氧化氯为气态，
故答案为：温度计；使反应发生（或正常进行），并防止温度过高引起爆炸；冰水浴；
（3）装置中玻璃液封管的作用是，用水再次吸收残余的二氧化氯气体，并使锥形瓶内外压强相等．
故答案为：吸收残余的二氧化氯气体，并使锥形瓶内外压强相等；
（4）当滴入（最后）一滴标准液时，溶液由蓝色恰好变为无色，且半分钟内不褪色，说明滴定至终点，
故答案为：当滴入（最后）一滴标准液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原；
（5）VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为V•10^-3 L×cmol/L=c•V•10^-3 mol．则：
根据关系式：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，
故答案为：1.35cv×10^-2或0.0135 cv．

点评 本题以氯及其化合物的性质考查氧化还原反应及物质的制备实验，把握习题中的信息及知识迁移应用为解答的关键，侧重学生综合应用能力及信息抽取和分析能力的考查，题目难度中等．