Question

18．ClO₂是一種廣譜高效低毒的殺菌消毒劑，有與氯氣相似的強烈刺激性氣味，熔點為-59℃，沸點為11.0℃，不穩定，易溶于水．某研究小組在60℃時用硫鐵礦還原氯酸鈉制取并收集二氧化氯．

（1）三頸燒瓶中加入NaClO₃溶液、濃H₂SO₄，通入空氣，溫度為60℃時，通過固體加料器緩慢勻速加入硫鐵礦粉末．反應開始時燒瓶內發生反應的離子方程式如下，請配平：
15 ClO₃^-+1 FeS₂+14 H⁺=15 ClO₂+1 Fe³⁺+2 SO₄^2-+7 H₂O
（2）凝集裝置B必須添加溫度控制裝置，應該是冰水浴裝置．
（3）裝置D的現象是紅色褪去．
（4）反應后在裝置C中可得NaClO₂溶液．已 知NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出晶體是NaClO₂•3H₂O，在溫度高于38℃時析出晶體是NaClO₂．根據圖F所示的NaClO₂的溶解度曲線，請補充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的操作步驟：
①蒸發結晶；②趁熱過濾；③洗滌；④干燥
（5）用水吸收ClO₂可得到ClO₂溶液．為測定所得溶液中ClO₂的含量，進行了下列實驗．：
步驟1：準確量取ClO₂溶液10mL，稀釋成100mL試樣，量取V₁ mL試樣加入到錐形瓶中．
步驟2：調節試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻．
步驟3：加入淀粉指示劑，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
（已知2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI）
①判斷滴定終點的現象加到最后一滴時，溶液的顏色突然由藍色變為無色，且半分鐘不變化．
②原ClO₂溶液的濃度為$\frac{2cV{\;}_{2}}{{V}_{1}}$mol•L^-1（用含字母的代數式表示）．

Answer 1

分析 （1）NaClO₃與FeS₂的反應中，氯從+5價變為+4價，鐵從+2價變為+3價，硫從-2價變為+6價，根據化合價升降法結合電荷守恒和元素守恒配平離子方程式；
（2）ClO₂熔點為-59℃，沸點為11.0℃，B中要收集ClO₂，要有冰水浴；
（3）ClO₂有強氧化性，能使品紅褪色，通過品紅可以判斷ClO₂是否吸收完全；
（4）從溶液中制取溶質，一般采用蒸發結晶、過濾、洗滌、干燥的方法；
（5）①滴定時用淀粉做指示劑，溶液開始是藍色，當滴定到終點時，溶液的藍色會褪色；
②根據關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算c（ClO₂）．

解答 解：（1）NaClO₃與FeS₂的反應中，氯從+5價變為+4價，鐵從+2價變為+3價，硫從-2價變為+6價，根據化合價升降法結合電荷守恒和元素守恒配平離子方程式為15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺=15ClO₂+Fe³⁺+2SO₄^2-+7H₂O，
故答案為：15；1；14；15；1；2；7；
（2）ClO₂熔點為-59℃，沸點為11.0℃，B中要收集ClO₂，要用冰水浴裝置，
故答案為：冰水浴；
（3）ClO₂有強氧化性，能使品紅褪色，所以裝置D的現象是紅色褪去，
故答案為：紅色褪去；
（4）從溶液中制取溶質，一般采用蒸發結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，趁熱過濾，
故答案為：蒸發結晶；趁熱過濾；
（5）①滴定時用淀粉做指示劑，溶液開始是藍色，當滴定到終點時，溶液的藍色會褪色，所以判斷滴定終點的現象是加到最后一滴時，溶液的顏色突然由藍色變為無色，且半分鐘不變化，
故答案為：加到最后一滴時，溶液的顏色突然由藍色變為無色，且半分鐘不變化；
②設原ClO₂溶液的濃度為x，
      2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃
      2mol            10mol
$\frac{10{\;}^{-2}x×V{\;}_{1}×10{\;}^{-3}}{10{\;}^{-1}}$  1×10^-3cV₂mol
x=$\frac{2cV{\;}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L，
故答案為：$\frac{2cV{\;}_{2}}{{V}_{1}}$．

點評 本題考查物質的制備、對信息的利用、對裝置的理解、氧化還原反應等，理解反應原理，掌握實驗基本操作是解題的關鍵，同時考查學生分析問題、解決問題的能力，難度較大，注意氧化還原反應的計算．