Question

二氧化氯（ClO₂）是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为11℃，可用于处理含硫废水。某小组在实验室中探究ClO₂与Na₂S的反应。回答下列问题：

(l)ClO₂的制备：（已知：SO₂+2NaClO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2NaHSO₄）

①装置A中反应的化学方程式为_______________。

②欲收集干燥的ClO₂ ，选择上图中的装置，其连接顺序为 a→_________(按气流方向，用小写字母表示)

③装置D的作用是_________。

（2）ClO₂与 Na₂S 的反应

将上述收集到的ClO₂用 N₂稀释以增强其稳定性，并将适量的稀释后的ClO₂ 通入上图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液。一段时间后，通过下列实验探究 I 中反应的产物。

操作步骤	实验现象	结论
取少量Ⅰ中溶液于试管甲中， 加入Ba(OH)2溶液，振荡	①_________	有硫酸根离子生成
另取少量Ⅰ中溶液于试管乙中， 滴加品红溶液和盐酸	品红溶液不翅色	② 无_____生成
若在试管甲中继续加Ba(OH)2溶液至 过量，静置，取上层清液于试管丙③______	有白色沉淀生成	有Cl^-生成

④ClO₂与Na₂S反应的离子方程式为__________。用于处理含硫废水时，ClO₂相对于Cl₂的优点是____________(任写2条)。

Answer

Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O d→e→g→h→b→c→f 或（e→d→g→h→b→c→f） 用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气 生成白色沉淀（没有“白色”不给分） SO2 (写H2SO3、SO32-、HSO3-也可) 加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液 8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+ ClO2除硫效果彻底，且氧化产物硫酸根稳定或ClO2在水中的溶解度大，剩余的ClO2不会产生二次污染均被还原为氯离子或等物质的量ClO2的杀菌能力是氯气的2.5倍；

【解析】（1）①装置 A 中反应Cu与浓硫酸制备二氧化硫，化学方程式为：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+H2O；

②二氧化硫从a进入装置E中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a→d→e，为反应充分，故再连接B装置中的g，二氧化氯沸点较低，故在B中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接b，最后用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，连接顺序为：d→e→g→h→b→c→f（或e→d→g→h→b→c→f）；

③装置D用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气；
（2）将适量的稀释后的 ClO2 通入如图2所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液；

①另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba（OH）2溶液，振荡，有SO42-生成，硫酸根与钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀；
②取少量I中溶液于试管甲中，滴加品红溶液和盐酸，品红始终不褪色，说明溶液中无SO2（或HSO3-或SO32-）生成；
③结论为有Cl-生成，有白色沉淀生成，氯化银为不溶于酸的白色沉淀，检验氯离子，故操作为：继续在试管乙中滴加Ba（OH）2溶液至过量，静置，取上层清液于试管丙内加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液；
④由上述分析可知ClO2 与 Na2S 反应有氯离子、硫酸根离子的生成，故发生的离子方程式为：8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍。