Question

4．ClO₂是一種國際上公認的安全無毒的綠色水處理劑．回答下列問題：
（1）工業廢水的處理：
某實驗興趣小組通過如圖裝置，利用稀硫酸、KClO₃和草酸溶液制備ClO₂，并用它來處理含Mn²⁺的工業廢水．
①A裝置的名稱是分液漏斗，C裝置的作用為防倒吸．
②B中反應產物有ClO₂、CO₂等，請寫出該反應的化學方程式：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O．
③寫出裝置D中除去Mn²⁺的離子方程式2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺．（已知Mn²⁺轉化為MnO₂）
（2）ClO₂易溶于水．用水吸收ClO₂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10.00mL，稀釋成100.00mL試樣；量取V₁mL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滴定終點的判斷依據是加到最后一滴時，溶液的顏色恰好由藍色變為無色，且半分鐘不變化．
②原ClO₂溶液的濃度為$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用步驟中的字母代數式表示）．
③若實驗中使用的Na₂S₂O₃標準溶液部分因被氧氣氧化而變質，則實驗結果偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）

Answer 1

分析 （1）①熟悉儀器的形狀說出其名稱；依據C裝置進氣管、出氣管都較短可知為安全瓶，防止倒吸；
②稀硫酸、KClO₃和草酸溶液制備ClO₂，發生氧化還原反應，草酸被氧化為二氧化碳，氯酸鉀被還原為ClO₂，結合原子守恒、電子守恒配平書寫化學方程式；
③二氧化氯具有強的氧化性，能夠氧化二價錳離子生成二氧化錳，本身被還原為氯離子；
（2）①加入的指示劑為淀粉，淀粉遇單質碘變藍，則單質碘反應完，則溶液顏色由藍色變為無色，達到滴定終點；
②根據關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算c（ClO₂）；
③根據實驗操作中滴定液體積大小的影響來回答判斷．

解答 解；（1）①A裝置的名稱是分液漏斗；依據C裝置進氣管、出氣管都較短可知為安全瓶，防止倒吸；
故答案為：分液漏斗； 防倒吸；
②用H₂C₂0₄溶液、稀硫酸和KC10₃制備ClO₂反應產物為二氧化氯、二氧化碳可稀釋Cl0₂，草酸被氧化為二氧化碳，氯酸鉀被還原為ClO₂，反應的化學方程式為：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O，
故答案為：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；
③二氧化氯具有強的氧化性，能夠氧化二價錳離子生成二氧化錳，本身被還原為氯離子，離子方程式：2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺；
故答案為：2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺；
（2）①加入的指示劑為淀粉，淀粉遇單質碘變藍，則單質碘反應完，則溶液顏色由藍色變為無色，半分鐘不變化說明反應達到滴定終點，
故答案為：加到最后一滴時，溶液的顏色恰好由藍色變為無色，且半分鐘不變化；
②設原ClO₂溶液的濃度為x，準確量取ClO₂溶液10.00mL，稀釋成100.00mL試樣，則濃度變為$\frac{x}{10}$，
2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃
2mol           10mol
$\frac{x}{10}$V₁×10^-3mol  1×10^-3cV₂mol
x=$\frac{2mol×1×1{0}^{-3}c{V}_{2}mol}{10mol×\frac{1}{10}{V}_{1\\;}×1{0}^{-3}mol}$=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L=67.5g/mol×$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g•L^-1，
故答案為：$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$；
③若實驗中使用的Na₂S₂O₃標準溶液部分因被氧氣氧化而變質，則相當于消耗的滴定液的體積偏大，所以測定結果偏大，
故答案為：偏高．

點評 本題考查實驗方案的設計，同時考查學生分析問題、解決問題的能力，明確物質的性質是解本題關鍵，題目難度中等．計算時要注意二氧化氯濃度的變化．