二氧化氯(ClO2)是一种广谱.高效的杀菌消毒剂.有与氯气相似的强烈刺激性气味.易溶于水.沸点11℃.遇热不稳定易分解发生爆炸.一种工业制法用硫铁矿(主要成分为FeS2)还原氯酸钠制取二氧化氯.某研究小组在实验室设计如下装置制备ClO2的水溶液. (1)三颈烧瓶中加入NaClO3溶液.浓H2SO4.通入空气.调节恒温器至60℃.通过固体加料器缓慢匀速� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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二氧化氯（ClO₂）是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，有与氯气相似的强烈刺激性气味，易溶于水，沸点11℃，遇热不稳定易分解发生爆炸。一种工业制法用硫铁矿(主要成分为FeS₂)还原氯酸钠制取二氧化氯，某研究小组在实验室设计如下装置制备ClO₂的水溶液。

（1）三颈烧瓶中加入NaClO₃溶液、浓H₂SO₄，通入空气，调节恒温器至60℃，通过固体加料器缓慢匀速加入硫铁矿粉末。反应开始时烧瓶内发生反应的离子方程式如下，请配平该方程式：□ClO₃^－＋□FeS₂＋□H^＋＝□ClO₂＋□Fe³^＋＋□SO₄²^－＋□H₂O

（2）装置D的作用是。

（3）用上述反应完后的废液(除上述产物外，还有Al³^＋、Mg²^＋、H^＋、Cl^－等)可制备摩尔盐，即(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O。其操作流程如下：

回答下列问题：

①操作Ⅰ的名称为：。

②试剂X是，写出发生的主要反应的离子方程式。

③为测定(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O晶体中铁的含量，某实验小组做了如下实验：用电子天平准确称量5.000g硫酸亚铁铵晶体，配制成250mL溶液。取所配溶液25.00mL于锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，用0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至Fe²⁺恰好全部氧化成Fe³⁺，同时，MnO₄^＿被还原成Mn²⁺。测得消耗KMnO₄溶液的平均体积为21.00mL。则该晶体中铁的质量分数为。（保留4位有效数字）

【答案】

（1）15ClO₃^－＋ FeS₂＋ 14H^＋＝ 15ClO₂＋ Fe³^＋＋2SO₄²^－＋7H₂O （3分）

（2）检验ClO₂是否吸收完全（2分）

（3）①过滤（2分） ②Fe（2分）； 2Fe³^＋＋Fe＝3Fe²^＋（2分）；③11.76%（3分）

【解析】

试题分析：（1）配平时，铁和硫元素是按照1﹕2进行的，总共失去十五摩尔的电子，而氯元素总共得到一摩尔的电子，因此在氯酸根离子前面乘以十五，然后按电荷守恒，和质量守恒来过行配来，就可以得到如下关系式：15ClO₃^－＋ FeS₂＋ 14H^＋＝ 15ClO₂＋ Fe³^＋＋2SO₄²^－＋7H₂O （3分）

（2）因为二氧化氯（ClO₂）是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，其一定具有强烈的氧化性，如若没有被吸收完的话，进入到最后的D瓶中，可以使品红褪色，所以是用来检验ClO₂是否吸收完全的（2分）

（3）第一步，是要用过量的铁将生成的三价铁离子还原为二价，因此①的操作是过滤（2分） ②Fe（2分）； 2Fe³^＋＋Fe＝3Fe²^＋（2分）；

③假设铁离子的物质的量为xmol

MnO₄^＿～～～ 5Fe²⁺

1mol 5mol

0.01000mol/L×21.00mL×10 x

解之得：x＝1.05×10^－²mol,则铁的质量分数为：

=11.76%

考点：考查配平方程式以及二氧化氯的氧化性。

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相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：

二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂．
（1）工业上制备ClO₂的反应原理常采用：2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl．
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是

（填序号）．
A．只有还原性 B．还原性和酸性 C．只有氧化性 D．氧化性和酸性
②若上述反应中产生0.1mol ClO₂，则转移电子的物质的量为

0.1

mol．
（2）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺．
①如图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂．写出阳极产生ClO₂的电极反应式：

Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺

．
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为

0.01

mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因

在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，OH^-浓度增大，pH增大

．
（3）ClO₂对污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明显的去除效果．某工厂污水中含CN^- a mg/L，现用ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，其离子反应方程式为

2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-

；处理100m³这种污水，至少需要ClO₂

50a

mol．

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科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

（2013?枣庄二模）运用化学反应原理研究碳、氮、硫、氯等单质及其化合物的反应，对生产、生活、环境保护等领域有着重要的意义．
（1）下列措施中，不利于环境保护的有

（填编号）．
a．大量开采使用化石燃料
b．使用无氟冰箱、空调
c．多步行多乘公交车，少用专车和私家车
d．将工业“废气”、“废液”、“废渣”直接排放
（2）工业上的“脱碳”指的是从“脱硝”、“脱硫”后的烟气用碱液垦荒得到浓缩的二氧化碳．利用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向．
①写出吸收二氧化碳的离子方程式

CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O

．
②常温下，0.1mol．L^-1NaHCO₃溶液的pH＞8，则溶液中c（H₂CO₃）

＞

c（CO₃^2-）（填“＞”、“＜”或“=”）．
③合成的甲醇可以做为新型燃料电池的原料，若电解液是碱性的，则其负极的电极反应式为

CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O

．
（3）二氧化氯（ClO₂），为一种黄绿色气体，是公认的高铲、广谱安全的杀菌消毒剂．工业上制备ClO₂的反应原理为：
4HCl（浓）+2NaClO₃═2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl．上述反应中，产生1mol ClO₂，则被氧化的HCl为

1mol

．
（4）SO₂溶于水可以得到二元弱酸H₂SO₃（亚硫酸）．
①25℃时，将NaOH深液一亚硫酸混合至恰好中和，测混合液中各种离子浓度的大小关系为

c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）

．
②25℃时，当NaOH溶液与H₂SO₃等物质的量混合时，发现混合液pH＜7，请你简要解释其原因

HSO₃^-的电离程度大于其水解程度

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

二氧化氯（ClO₂）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水．ClO₂可以看做是亚氯酸（HClO₂）和氯酸（HClO₃）的混合酸酐．工业上用稍潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制得．某学生拟用下图所示装置模拟工业制取及收集ClO₂．（夹持仪器已省略）．回答问题：
（1）B必须添加温度控制装置，应补充的装置是

；A也必须添加温度控制装置，除酒精灯外，还需要的仪器是

（不须填夹持仪器）．
（2）C中试剂为

．C装置有缺陷需改进，改进方法为

．
（3）A中反应产物有某种盐、ClO₂和CO₂等，写出相关化学方程式

．
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，进行下列实验：准确量取ClO₂溶液10mL，稀释成100mL试样；量取V₁ mL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，静置片刻；加入淀粉指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，反应原理：2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
（4）滴定过程中至少须进行两次平行测定的原因是

．
（5）到达滴定终点时指示剂的颜色变化为

．
（6）原ClO₂溶液的浓度为

g/L（用含字母的代数式表示）．

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科目：高中化学 来源： 题型：

二氧化氯（ClO₂）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂，而且与Cl₂相比不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物．制备ClO₂有下列两种方法：
方法一：2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O
方法二：2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄=2ClO₂↑+O₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O
（1）方法一的离子方程式为

．
（2）方法二中被氧化的物质是

，若反应中有0.1mol电子转移，则产生的ClO₂气体在标准状况下的体积为

L．
（3）用方法二制备的ClO₂更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

（1）含有弱酸HA和其钠盐NaA的混合溶液，在化学上用作缓冲溶液．向其中加入少量酸或碱时，溶液的酸碱性变化不大．现将0.04mol?L^-1HA溶液和0.02mol?L^-1NaOH溶液等体积混合，得到缓冲溶液．

①若HA为HCN，该溶液显碱性，则溶液中c（CN^-）

c（Na⁺）（填“＜”、“=”或“＞”），你得出该结论的依据是

．
②若HA为CH₃COOH，该溶液显酸性．溶液中所有的离子按浓度由大到小排列的顺序是

．
（2）二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂，目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺．
①如图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂．写出阳极产生ClO₂的电极反应式：

．
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为336mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为

mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因

．
（3）25℃时，2.0×10^-3mol?L^-1HF溶液中，调节溶液pH（忽略溶液体积变化）得到的（HF）、c（F^-）与溶液pH的变化关系如图2．若将4.0×10^-4mol?L^-1CaCl₂溶液与4.0×10^-3mol?L^-1HF溶液等体积混合，调节混合液pH=4（忽略调节时混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有CaF₂沉淀析出．[已知K_sp（CaF₂）：1.5×10^-10]

．

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