Question

【题目】二氧化氯（ClO2）是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为 11℃，可用于处理含硫废水。某小组在实验室中探究 ClO2 与 Na2S 的反应。回答下列问题：

（1）ClO2 的制备

已知：SO2＋2NaClO3＋H2SO4＝2ClO2↑＋2NaHSO4

①装置 A 中反应的化学方程式为____________。

②欲收集干燥的 ClO2，选择上图中的装置，其连接顺序为 a→________________（按气流方向，用小写字母表示）

③装置 D 的作用是__________________。

（2）ClO2 与 Na2S 的反应

将上述收集到的 ClO2 用 N2 稀释以增强其稳定性，并将适量的稀释后的 ClO2 通入上图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液。一段时间后，通过下列实验探究 I 中反应的产物。

①___________。②___________。③___________。

④ClO2 与 Na2S 反应的离子方程式为____________。用于处理含硫废水时，ClO2 相对于Cl2 的优点是____________（任写一条）。

Answer 1

【答案】 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O g→h(或h→g)→b→c→e→f→d 冷凝并收集ClO2 SO2（答HSO3-、SO32-、SO2和SO32-、SO2和HSO3-、HSO3-和SO32-、及SO2和SO32-、HSO3-均给分） 生成白色沉淀（没有答“白色”不给分） 加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液 8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+ ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染。均被还原为Cl-时，二氧化氯得到的电子数是氯气的2.5倍。

【解析】(1)①装置A中反应Cu与浓硫酸制备二氧化硫，化学方程式为：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+H2O；故答案为：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+H2O；

②二氧化硫从a进入装置B中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a→g→h，为反应充分，故再连接B装置中的b，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接e，最后用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，连接顺序为：a→g→h→b→c→e→f→d；故答案为：g→h→b→c→e→f→d；

③装置D的作用为冷凝并收集ClO2；故答案为：冷凝并收集ClO2；

(2)将适量的稀释后的ClO2通入如图2所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液。

①取少量I中溶液于试管甲中，滴加品红溶液和盐酸，品红始终不褪色，说明溶液中无SO2(或HSO3-或SO32-)生成；故答案为：SO2(或HSO3-或SO32-)；

②另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振荡，有SO42-生成，硫酸根与钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀；故答案为：生成白色沉淀；

③结论为有Cl-生成，有白色沉淀生成，氯化银为不溶于酸的白色沉淀，检验氯离子，故操作为：继续在试管乙中滴加Ba(OH)2溶液至过量，静置，取上层清液于试管丙内加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液；故答案为：加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液；

④由上述分析可知ClO2与Na2S反应有氯离子、硫酸根离子的生成，故发生的离子方程式为：8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍；故答案为：8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍。