Question

12．二氧化氯（ClO₂）是高效、低毒的消毒劑，在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應用廣泛．但ClO₂的穩定性差，所以將ClO₂用穩定劑吸收，使用時加酸釋放出ClO₂．實驗室用NaClO₃與Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反應，水浴80℃制得ClO₂，實驗裝置如圖1：
完成下列填空：

（1）寫出制備ClO₂的化學方程式2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O．
（2）使用熱水浴的優點是受熱均勻，易控溫；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度過快，可能造成的后果是穩定劑來不及充分吸收ClO₂．
（3）圖2是兩種穩定劑加酸后釋放ClO₂的濃度隨時間的變化圖，若將其用于水果保鮮，你認為效果較好的穩定劑是穩定劑2，原因是穩定劑2可以緩慢釋放ClO₂，能較長時間維持保鮮所需的濃度．
（4）用ClO₂處理過的飲用水會含有一定量的亞氯酸鹽，若要除去超標的亞氯酸鹽，下列物質最適宜的是d
a．明礬           b．碘化鉀           c．鹽酸          d．硫酸亞鐵
（5）某同學在實驗室測定某消毒劑中ClO₂的含量，其實驗操作如下：
Ⅰ．在錐形瓶中加入足量的KI溶液，再加入3mL稀硫酸
Ⅱ．取10mL消毒劑于錐形瓶中，ClO₂與KI反應的離子方程式為：2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O
Ⅲ．用0.100mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定碘單質（I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-），淀粉作指示劑，達到滴定終點時用去20.00mL Na₂S₂O₃標準溶液．滴定至終點的現象是藍色消失，且半分鐘內不恢復，測得該消毒劑中ClO₂的含量為2.7 g/L．

Answer 1

分析 （1）用NaClO₃與Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反應，水浴80℃制得ClO₂，根據元素守恒可寫出化學方程式；
（2）使用熱水浴加熱，使試管受熱均勻且易控制溫度；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度過快，則產生的ClO₂的速率較快，穩定劑可能來不及充分吸收ClO₂；
（3）由圖可知，穩定劑2可以緩慢釋放ClO₂，能較長時間維持保鮮所需的濃度；
（4）亞氯酸鹽具有氧化性，Fe²⁺將ClO₂^-還原成Cl^-，Fe²⁺ 被氧化為鐵離子；
（5）用Na₂S₂O₃標準溶液滴定碘單質，淀粉作指示劑，達到滴定終點時溶液藍色褪去，根據反應2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O及I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-，可得關系式ClO₂～5S₂O₃^2-，實驗中用去 Na₂S₂O₃的物質的量為0.100mol/L×0.02L=0.002 mol，所以10mL消毒劑中含有的物質的量為0.002 mol÷5=0.0004mol，據此確定消毒劑中ClO₂的含量；

解答 解：（1）用NaClO₃與Na₂SO₃在H₂SO₄存在下反應，水浴80℃制得ClO₂，反應的化學方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄→2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；
（2）使用熱水浴加熱，使試管受熱均勻且易控制溫度；如果滴加Na₂SO₃溶液的速度過快，則產生的ClO₂的速率較快，穩定劑可能來不及充分吸收ClO₂，
故答案為：受熱均勻，易控溫；穩定劑來不及充分吸收ClO₂；
（3）由圖可知，穩定劑2可以緩慢釋放ClO₂，能較長時間維持保鮮所需的濃度，所以穩定劑2好，
故答案為：穩定劑2；穩定劑2可以緩慢釋放ClO₂，能較長時間維持保鮮所需的濃度；
（4）若要除去超標的亞氯酸鹽，ac均不能還原亞氯酸鹽，b中KI具有還原性但氧化產物不適合飲用水使用，只有d中Fe²⁺將ClO₂^-還原成Cl^-，Fe²⁺ 被氧化為鐵離子，且鐵離子水解生成膠體可凈化飲用水，則最適宜的是d，
故答案為：d；
（5）用Na₂S₂O₃標準溶液滴定碘單質，淀粉作指示劑，達到滴定終點時溶液藍色消失，且半分鐘內不恢復，根據反應2ClO₂+10I^-+8H⁺→2Cl^-+5I₂+4H₂O及I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-，可得關系式ClO₂～5S₂O₃^2-，實驗中用去 Na₂S₂O₃的物質的量為0.100mol/L×0.02L=0.002 mol，所以10mL消毒劑中含有的物質的量為0.002 mol÷5=0.0004mol，所以消毒劑中ClO₂的含量為$\frac{0.0004×67.5g}{0.01L}$=2.7g/L，
故答案為：藍色消失，且半分鐘內不恢復；2.7．

點評 本題以ClO₂的制備、吸收、釋放為載體考查實驗制備方案設計、基本操作、對裝置及操作的分析評價等，注意根據問題進行制備流程分析，題目難度中等．