Question

Ⅰ．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。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并收集ClO₂。

（1）A必须添加温度控制装置，除酒精灯、温度计外，还需要的玻璃仪器有          。

（2）反应后在装置C中可得NaClO₂溶液。已知在温度低于38℃时NaClO₂饱和溶液中析出晶体是NaClO₂·3H₂O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO₂。根据上右图所示的NaClO₂的溶解度曲线，请补充从NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶体的操作步骤： ① 蒸发结晶；②             ；③ 洗涤；④ 干燥。

（3）ClO₂很不稳定，需随用随制，用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的浓度，进行了下列实验：① 准确量取ClO₂溶液V₁mL加入到锥形瓶中，加适量蒸馏水稀释，调节试样的pH≤2.0。② 加入足量的KI晶体，静置片刻。此时发生反应的离子方程式为：              ；③ 加入淀粉指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，至终点时消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。则原ClO₂溶液的浓度为          mol／L（用含字母的代数式表示）。（已知2 Na₂S₂O₃+I₂= Na₂S₄O₆+2NaI）

Ⅱ．将由Na⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、SO₄^2－、Cl^－ 组合形成的三种强电解质溶液，分别装入下图装置

中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如右上图（忽略因气体溶解带来的影响）。据此回答下列问题：

（1）写出乙烧杯中发生反应的化学方程式                                       ；

（2）电极f上发生的电极反应为                              ；

（3）若经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了8g，要使丙烧杯中溶液恢复到原来的状态，应进行的操作是                                    。

Answer

I． (1) 烧杯 (2分) （2） 趁热过滤 （2 分）

（3）2ClO2 + 8H+ + 10I－===2 Cl— + 5I2 + 4H2O （3 分） （2 分）

Ⅱ．（1）2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑ + 2H2SO4（2分）

（2）4OH－－4e－=2H2O + O2↑（2分）

（3）向丙烧杯中加入2.25g水（3分）

【解析】

试题分析：Ⅰ．（1）本题要结合题干所给信息解答。题干中提到制备二氧化氯是由潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得的，因此暗示该反应需要控制反应温度。控制该反应温度在60℃，可以选择60℃的热水浴。因此热水浴的温度控制装置除酒精灯、温度计外，还需要的玻璃仪器应该是能装水浴加热用的大烧杯。

（2）题中已说明NaClO2溶液容易得到2中晶体，而低于38℃时NaClO2饱和溶液中析出晶体是NaClO2·3H2O，高于38℃时析出晶体是NaClO2 ，因此要得到无结晶水的NaClO2 晶体，要保证在过滤的时候温度高于38℃，因此采用趁热过滤。

（3）酸化的ClO2溶液中加入KI晶体后，溶液变蓝，说明有碘单质生成，所以发生的氧化还原反应离子方程式为2ClO2 + 8H+ + 10I－===2 Cl— + 5I2 + 4H2O。

根据已知反应方程式关系得：n(ClO2)=2/5 n(I2) ， n(I2)=1/2 n(Na2S2O3)，因此n(ClO2)=1/5 n(Na2S2O3)。所以c (ClO2 )= 1/5×c×V2 ÷V1 = mol／L

Ⅱ．从常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系图可知，甲、丙两烧杯起始pH值等于7，甲、丙的电解质溶液是强酸强碱盐；乙烧杯起始pH值小于7，电解质溶液为强酸弱碱盐。乙烧杯的电极C质量增重，则可推断增重原因为有金属Cu析出，该电极是阴极，并由此可以得出电源M为负极，N为正极；a、c、e为阴极，b、d、f为阳极。

（1）乙烧杯的电极C质量增重，阴极为Cu2+放电；溶液pH值逐渐降低，说明溶液中阳极OH-放电，使溶液中氢离子增多；所以根据放电情况可以推测得出乙中的电解质溶液为CuSO4溶液，因此电解该溶液的化学方程式为2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑ + 2H2SO4 。

（2）丙烧杯中的电解质是强酸强碱盐，随着电解的进行，丙中的溶液pH值不变，则阴极e为H+放电，阳极f上OH-放电，电解实质在电解水，由此可推测该电解质溶液是Na2SO4，因此f电极反应式为4OH－－4e－=2H2O + O2↑。

（3）乙烧杯中c电极质量增加了8g，则生成了0.125mol的单质Cu，则转移电子0.25mol，因此丙烧杯中电解消耗0.125mol的水，要使溶液恢复，应该加入0.125mol的水，即2.25g水。

考点：本题考查的是实验仪器和实验操作、电化学基础知识。