Question

ClO₂(黄绿色易溶于水的气体)是一种高效、低毒的消毒剂。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收和释放进行了研究。

(1)仪器A的名称是_______________________。

(2)安装F中导管时，应选用图2中的___________________。

(3)A中发生反应生成ClO₂和Cl₂，其氧化产物和还原产物物质的量之比为__________。

(4)关闭B的活塞，ClO₂在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO₂，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是__________________。

(5)已知在酸性条件下NaClO₂可发生反应生成NaCl并释放出ClO₂，该反应的离子方程式为____。

(6)ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收可得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的浓度，进行了下列实验：

步骤1：准确量取ClO₂溶液10.00mL，稀释成100.00mL试样，量取V₀ mL试样加入到锥形瓶中；

步骤2：用稀硫酸调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；

步骤3：加入指示剂，用c mol·L⁻¹ Na₂S₂O₃溶液滴定至终点。重复2次，测得消耗Na₂S₂O₃溶液平均值为V₁ mL。

(已知2ClO₂+10I⁻+8H⁺=2Cl⁻+5I₂+4H₂O　2Na₂S₂O₃+I₂Na₂S₄O₆+2NaI)

计算该ClO₂的浓度为______g/L(用含字母的代数式表示，计算结果化简)。

Answer

圆底烧瓶 b 1∶2 吸收Cl2 4H++5ClO2-=Cl−+4ClO2↑+2H2O 135cV1/V0

【解析】

根据实验装置图可知，A、B是制备氯气和二氧化氯的；C是用于吸收氯气的；D是用于吸收二氧化氯的，E是用于重新释放二氧化氯的，F是可验证尾气中是否含有氯气。

(1)根据仪器特征，可知仪器A是圆底烧瓶；

(2)F装置应是Cl2和KI反应，还需要连接尾气处理装置，所以应长管进气，短管出气，故选b；

(3)氯酸钠和稀盐酸混合产生Cl2和ClO2，NaClO3中氯为+5价被还原成ClO2中+4价，盐酸中氯为-1价，被氧化成0价氯，转移电子数为2，所以NaClO3、ClO2前化学计量数为2，Cl2前化学计量数为1，反应化学方程式：2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O，其氧化产物Cl2和还原产物ClO2物质的量之比为1∶2；

(4)F装置中发生Cl2+2KI=2KCl+I2时，碘遇淀粉变蓝，而F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是吸收Cl2；

(5)在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，根据元素守恒可知应还有水生成，该反应的离子方程式为4H++5ClO2-=Cl−+4ClO2↑+2H2O；

(6)设原ClO2溶液的浓度为x mol/L，则根据滴定过程中的反应方程式可知2ClO2～5I2～10Na2S2O3；则有，解得x=，换算单位得。