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℃，可用于处理部分含硫废水。某小组在实验室中利用下列装置制备ClO2（此制备方法中经空气稀释的SO2与ClO2不反应）。

回答下列问题：

（1）仪器X的名称是__________________________。

（2）欲选择上图中的装置收集ClO2，其连接顺序为a→______（按气流方向，用小写字母表示）。

（3）装置C的作用是_________，装置E中反应的离子方程式为__________________________________。

（4）处理含硫（Na2S）碱性废水时，ClO2与Na2S反应（S2-被氧化为SO42-）的离子方程式为_________________；处理含硫碱性废水时，相同条件下同体积的ClO2相对于Cl2的优点是______________________________。

（5）ClO2很不稳定，需现用现配，为测定所得溶液中ClO2的含量，进行下列实验：

步骤1：准确量取V1 mL ClO2溶液加入锥形瓶中。

步骤2：用稀硫酸调节ClO2溶液的pH≤2.0，再加入足量KI晶体，静置片刻。

步骤3：加入指示剂，用c mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点时，消耗V2 mL Na2S2O3标准溶液。

（已知：2ClO2+8H++10I-===2C1-+5I2+4H2O；2S2O32-+I2===2I-+S4O62-）原溶液中ClO2的含量为____________（用含c、V1、V2的代数式表示）g·L-1。

Answer 1

【答案】蒸馏烧瓶 d-e-g-h-b-c-f 防倒吸 SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42- 8ClO2-+5S2-+8OH-=8Cl-+5SO42-+4 H2O ClO2得电子数是Cl2的2.5倍，除硫酸率高

【解析】

(1)根据仪器结构和性能确定仪器X的名称；

(2)ClO2 的制备：装置A中又Cu与浓硫酸发生反应制备SO2气体，在装置E中反应生成二氧化氯，为防止倒吸，A与E之间连接装置C，二氧化氯沸点较低，故在B中冰水浴收集，最后用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，据此分析解答；

(3)SO2气体在装置E中反应生成二氧化氯较快，为防止倒吸，在A与E之间连接装置C，SO2和KClO3反应时，KClO3被还原生成ClO2，则SO2被氧化生成SO42-，结合电子守恒、电荷守恒写出反应的离子方程式；

(4)根据实验可知ClO2 与 Na2S 反应有氯离子、硫酸根离子的生成；根据ClO2和Cl2除硫效果分析；

(5)由2ClO2+8H++10I-═2Cl-+5I2+4H2O、2S2O32-+I2═2I-+S4O62-得到关系式为ClO2～5S2O32-，有n(ClO2)=n(S2O32-)。

(1)仪器X的名称是蒸馏烧瓶；

(2)二氧化硫从a进入装置E中反应，为防止倒吸，应在E之前有安全瓶，则a→d→e，为反应充分，故连接E装置中的g，二氧化氯沸点较低，故在B中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，应连接b，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：d→e→g→h→b→c→f ；

(3)SO2气体在装置E中反应生成二氧化氯较快，在A与E之间连接装置C为防止倒吸，SO2还原KClO3生成ClO2，则SO2被氧化生成SO42-，反应的离子方程式为
SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42-；

(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，所以反应的离子方程式为：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、相同质量的ClO2、Cl2均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍等；

(5)由2ClO2+8H++10I-═2Cl-+5I2+4H2O、2S2O32-+I2═2I-+S4O62-得到关系式为ClO2～5S2O32-，所以n(ClO2)=n(S2O32-)=×V2×10-3×cmol=2cV2×10-4mol，m(ClO2)=nM=2cV2×10-4mol×67.5g/mol=1.35cV2×10-2g，原溶液中ClO2的含量==g/L。