Question

二氧化氯（ClO₂）可用于自来水消毒。以粗盐为原料生产ClO₂的工艺主要包括：①粗盐精制；②电解微酸性NaCl溶液；③ClO₂的制取。工艺流程如下图：

⑴ 粗食盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质。除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的试剂X，X是　   　(填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是　      。（已知：Ksp(BaSO₄)＝1.1×10^－10；Ksp(BaCO₃)＝5.1×10^－9）
⑵上述过程中，将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO₂。电解时生成的气体B是　 ；反应Ⅲ的化学方程式为　              　。
⑶ 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，进行了以下实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10.00 mL，稀释成100 mL试样。
步骤2：量取V₁mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30分钟。(已知：ClO₂＋I^－＋H⁺—I₂＋Cl^－＋H₂O 未配平)
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知：I₂＋2S₂O₃^2-＝2I^－＋S₄O₆^2-）
① 准确量取10.00 mL ClO₂溶液的玻璃仪器是　                       　。
② 滴定过程中，至少须平行测定两次的原因是　                      　。
③ 根据上述步骤可计算出原ClO₂溶液的物质的量浓度为　         mol·L^－1（用含字母的代数式表示）。

Answer 1

⑴ BaCl₂、BaSO₄和BaCO₃的Ksp相差不大，当溶液中存在大量的CO₃^2-离子时，BaSO₄(s)会部分转化为BaCO₃(s)
⑵H₂    2NaClO₃＋4HCl==2ClO₂↑＋2NaCl＋2H₂O
⑶①酸式滴定管   ②减少实验误差     ③  

试题分析：⑴ 粗食盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质。除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的试剂BaCl₂，来除去SO₄^2-；至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃来除去原溶液中的Ca²⁺和为除去SO₄^2-而引入的Ba²⁺。然后再加入NaOH溶液来除去Mg²⁺，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-，是因为在溶液中沉淀溶解平衡。BaSO₄和BaCO₃的Ksp相差不大，当溶液中存在大量的CO₃^2-离子时，BaSO₄(s)会部分转化为BaCO₃(s) 。⑵将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠。根据氧化还原反应中的化合价升高与降低的总数相等可知电解时生成的气体B为H₂。根据题意反应Ⅲ的化学方程式为2NaClO₃＋4HCl==2ClO₂↑＋2NaCl＋2H₂O。（3）①ClO₂溶液显酸性，所以准确量取10.00 mL ClO₂溶液的玻璃仪器是酸式滴定管。② 在碱性滴定实验过程中难免会产生误差，为了减少实验的偶然性，减少实验误差，实验至少须平行测定两次，取其平均值，这样就更接近理论值。③由方程式2ClO₂＋10I^－＋8H⁺==5I₂＋2Cl^－＋4H₂O；I₂＋2S₂O₃^2-＝2I^－＋S₄O₆^2-.得关系式ClO₂～5S₂O₃^2-。n(S₂O₃^2-)=cV₂×10^-3mol,所以V₁mL ClO₂的溶液中含有的ClO₂的物质的量为2cV₂×10^-4mol。则10ml的原溶液含有ClO₂的物质的量为2CV₂/V₁×10^-2mol.所以原ClO₂溶液的物质的量浓度为2CV₂/V₁×10^-2mol÷10^-2L= mol/L。

考点：