Question

8．二氧化氯（ClO₂，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑．實驗室用NH₄Cl、鹽酸、NaClO₂（亞氯酸鈉）為原料，通過以下過程（如圖1所示）制備ClO₂：

（1）電解時的陽極反應方程式為NH₄⁺+3Cl^--6e^-═NCl₃+4H⁺．
（2）除去ClO₂中的NH₃可選用的試劑為是b（填標號）．
a．水           b．濃硫酸     c．堿石灰    d．飽和食鹽水
（3）用如圖2裝置可以測定混合氣中ClO₂的含量：
I．在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用50ml水溶解后，再加入3ml稀硫酸；
II．在玻璃液封裝置中加入水，使液面沒過玻璃液封管的管口；
III．將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收；
IV．將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中；
V．用0.2000mol/L 硫代酸鈉標準溶液滴定錐形瓶中的溶液（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），指示劑顯示終點時共用去20.00ml硫代酸鈉溶液．在此過程中：
①玻璃液封裝置的作用是吸收殘留的ClO₂氣體（避免碘的逸出）．
②V中加入的指示劑通常為淀粉溶液，滴定至終點的現象是溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不變色．
③測定混合氣中ClO₂的質量為0.05400g．
④用此方法測定混合氣中ClO₂的質量常常偏高，可能的原因是4I^-+O₂+4H⁺═2I₂+2H₂O（用離子方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）由生產流程可知氯化銨在鹽酸溶液中進行電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl₃；
（2）由信息可知，ClO₂易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，氨氣為堿性氣體，利用性質差異分離提純；
（3）①玻璃液封裝置可防止有害氣體逸出；
②淀粉遇碘單質變藍；
③根據關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算n（ClO₂），再根據m=nM計算m（ClO₂）；
④根據關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算n（ClO₂），則生成的碘單質偏高，測定混合氣中ClO₂的質量就偏高，據此分析．

解答 解：（1）由生產流程可知氯化銨在鹽酸溶液中電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl₃，則陽極反應方程式為NH₄⁺+3Cl^--6e^-═NCl₃+4H⁺，
故答案為：NH₄⁺+3Cl^--6e^-═NCl₃+4H⁺；
（2）a．ClO₂易溶于水，不能利用水吸收氨，故a錯誤；
b．濃硫酸可以吸收氨氣，且不影響ClO₂，故b正確；
c．堿石灰不能吸收氨氣，故c錯誤；
d．ClO₂易溶于水，不能利用飽和食鹽水吸收氨氣，故d錯誤；
故答案為：b；
（3）①玻璃液封裝置的作用是吸收殘留的ClO₂氣體（避免碘的逸出），故答案為：吸收殘留的ClO₂氣體（避免碘的逸出）；
②V中加入的指示劑通常為淀粉溶液，滴定至終點的現象是溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不變色，故答案為：淀粉溶液；溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不變色；
③含有Na₂S₂O₃物質的量為0.02 L×0.2mol/L=0.004 mol，則：
根據關系式：2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃，
             2                           10
        n（ClO₂）            0.004mol
所以n（ClO₂）=0.0008mol，所以m（ClO₂）=0.008 mol×67.5g/mol=0.05400g，
故答案為：0.05400；
④根據關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算n（ClO₂），則生成的碘單質偏高，測定混合氣中ClO₂的質量就偏高，又空氣中的氧氣會將KI氧化成碘單質導致碘單質偏高，離子方程式為：4I^-+O₂+4H⁺═2I₂+2H₂O，故答案為：4I^-+O₂+4H⁺═2I₂+2H₂O．

點評 本題考查較為綜合，涉及物質含量的測定以及分離等知識，為高頻考點，把握物質的性質、制備流程、發生的反應為解答的關鍵，側重分析與實驗、計算能力的綜合考查，綜合性較強，題目難度中等．