Question

14．二氧化氯（C1O₂）是第四代杀菌消毒剂，因其高效、无污染而被广泛使用．图1是氯化钠电解法生产C1O₂的工艺流程．已知：①二氧化氯是一种强氧化性气体，呈黄绿色，易溶于水的，不与水反应．②纯C1O₂易分解爆炸，一般用稀有气体或氮气稀释到10%以下安全．③C1O₂和C1₂的熔沸点如表所示．

物质	熔点/℃	沸点/℃
ClO2	-59	11
Cl2	-107	-34.6

（1）用于电解的食盐水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质．向粗盐水中依次中加入过量的BaCl₂溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na₂CO₃溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性．
（2）将食盐水加入电解槽中，70℃左右电解得到氯酸钠（NaC1O₃）和气体X，则X的化学式为H₂．
（3）“合成”中的化学皮应方程式为2NaC1O₃+4HC1=2C1O₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O．
（4）分离C1O₂和Cl₂混合气体可采用的方法是将混合气体用冷水浴降温，使C1O₂液化分离出来．
（5）C1O₂可用于处理含硫的废水．课外实验小组为了探究C1O₂与Na₂S溶液反应的产物中含有Cl^-和SO₄^2-，不含SO₃^2-．设计了图2实验装置：

①在装置Ⅱ中C1O₂和NaOH溶液反应生成等物质的量的两种盐，其中一种盐为NaC1O₂，写出该反应的离子方程式2C1O₂+2OH^-=C1O₂^-+C1O₃^-+H₂O．
②请补充完整实验步骤：将用氮气稀释后的足量C1O₂通入I中的Na₂S溶液中充分反应，得到无色澄清溶液．i．取少量I中溶液于试管甲中，加入Ba（NO₃）₂溶液，振荡，如有白色沉淀生成，证明溶液中无SO₃^2-，ii．另取少量I中溶液于试管乙中，滴加Ba（NO₃）₂溶液至过量，静置，取上层清液于试管丙中，加入足量的稀硝酸酸化的硝酸银溶液，如有白色沉淀生成，则证明有Cl^-生成．

Answer 1

分析 （1）粗盐的提纯，需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质，在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽，据此进行分析；
（2）NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaC1O₃+3H₂↑，据此进行分析；
（3）NaC1O₃和盐酸反应生成二氧化氯、氯气、氯化钠和水；
（4）利用二氧化氯和氯气的性质差异进行分离；
（5）①C1O₂和NaOH反应生成等物质的量的两种盐，其中一种盐为NaC1O₂，故另一种盐为NaC1O₃，据此进行分析；
②将用氮气稀释后的足量C1O₂通入I中的Na₂S溶液中充分反应，得到无色澄清溶液．i．取少量I中溶液于试管甲中，证明溶液中无SO₃^2-，ii．另取少量I中溶液于试管乙中．

解答 解：（1）过量的BaCl₂溶液除去SO₄^2-，过量的NaOH溶液除去Mg²⁺，过量的Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺、Ba²⁺，
故答案为：过量的BaCl₂；
（2）电解反应为NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaC1O₃+3H₂↑，故X的化学式为H₂，
故答案为：H₂；
（3）NaC1O₃和盐酸反应生成二氧化氯，氯气，氯化钠和水，故化学方程式为2NaC1O₃+4HC1=2C1O₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O，
故答案为：2NaC1O₃+4HC1=2C1O₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O；
（4）分离C1O₂和Cl₂混合气体可采用的方法是将混合气体用冷水浴降温，使C1O₂液化分离出来，
故答案为：将混合气体用冷水浴降温，使C1O₂液化分离出来；
（5）①C1O₂和NaOH反应生成等物质的量的两种盐，其中一种盐为NaC1O₂，故另一种盐为NaC1O₃，故化学方程式为2C1O₂+2NaOH=NaC1O₂+NaC1O₃+H₂O，故离子方程式为2C1O₂+2OH^-=C1O₂^-+C1O₃^-+H₂O，
故答案为：2C1O₂+2OH^-=C1O₂^-+C1O₃^-+H₂O；
②将用氮气稀释后的足量C1O₂通入I中的Na₂S溶液中充分反应，得到无色澄清溶液．i．取少量I中溶液于试管甲中，加入Ba（NO₃）₂溶液，振荡，如有白色沉淀生成，证明有SO₃^2-；继续向试管乙中滴加Ba（NO₃）₂溶液至过量，静置，取上层清液于试管丙中，加入足量的稀硝酸酸化的硝酸银溶液，如有白色沉淀生成，则证明有Cl^-生成，
故答案为：加入Ba（NO₃）₂溶液，振荡，如有白色沉淀生成；滴加Ba（NO₃）₂溶液至过量，静置，取上层清液于试管丙中，加入足量的稀硝酸酸化的硝酸银溶液，如有白色沉淀生成，则证明有Cl^-生成．

点评 本题考查物质的提纯，化学方程式以及离子方程式的书写，离子的检验方法等，本题难度中等．