Question

二氧化氯（ClO₂）是一种黄绿色气体，易溶于水，在混合气体中的体积分数大于10％就可能发生爆炸，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。回答下列问题：

（1）ClO₂可将废水中的CN^－氧化成CO₂和N₂，该反应的离子方程式是_______。

（2）根据文献资料，用NaClO₃和双氧水在酸性条件下可制得ClO₂。某小组按照文献中制备ClO₂的方法设计了如图所示的实验装置用于制备ClO₂。

①通入氮气的主要作用有2个，一是可以起到搅拌作用，二是________。

②装置B的作用是__________________。

③装置A用于生成ClO₂气体，该反应的化学方程式是_____。

（3）测定装置C中ClO₂溶液的浓度：取10.00 mL C中溶液于锥形瓶中，加入足量的KI溶液和H₂SO₄酸化，然后加入____________作指示剂，用0.1000 mol·L^－1的Na₂S₂O₃标准液滴定锥形瓶中的溶液（I₂ + 2S₂O₃^2－＝2I^－+ S₄O₆^2－），消耗标准溶液的体积为20.00 mL。滴定终点的现象是________，C中ClO₂溶液的浓度是__________mol·L^－1。

Answer

2ClO2 + 2CN－＝2CO2 + N2 + 2Cl－ 稀释二氧化氯，防止二氧化氯的浓度过高而发生爆炸或防倒吸 防止倒吸（或作安全瓶） 2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O 淀粉溶液 当滴入最后一滴标准溶液，溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色 0.04000 mol/L

根据关系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，

则n（ClO2）= n（Na2S2O3）=×0.1000mol/L×0.02L=0.0004mol，据此计算可得。

【解析】

根据电子得失守恒和质量守恒书写（1）和③的离子方程式和化学方程式，用NaClO3和双氧水在酸性条件下可制得ClO2，装置A发生装置，产生ClO2，装置B是安全瓶作用，装置C收集ClO2，装置D尾气吸收，避免污染环境，测定装置C中ClO2溶液的浓度，应根据2ClO2～5I2～10Na2S2O3关系式，据此计算。

（1）ClO2可将废水中的CN-氧化成CO2和N2，ClO2自身被还原为Cl-，则ClO2中氯元素由+4价得5e-变成Cl-，CN-中碳元素由+2价失2e-变+4价，氮元素由-3价失3e-变0价，由电子得失守恒和质量守恒可写出离子反应式为：2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-；答案为2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-；

（2）①氮气可以搅拌混合液，使其充分反应，还可以稀释二氧化氯，防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸；答案为稀释二氧化氯，防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸；

②已知二氧化氯易溶于水，则装置B防止倒吸（或作安全瓶）；答案为防止倒吸（或作安全瓶）；

③装置A用于生成ClO2气体，NaClO3中氯元素化合价由+5价得e-变成+4价，H2O2中氧元素由-1价失e-变成0价，根据电子得失守恒和质量守恒可写出该反应的化学方程式为2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O；答案为：2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O；

（3）根据滴定原理，KI在酸性条件下被ClO2氧化为I2，反应为：2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O，故选用淀粉溶液做指示剂；用Na2S2O3标准液滴定锥形瓶中的I2，当滴入最后一滴标准液时，锥形瓶内溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色，说明达到滴定终点；根据2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O和I2 + 2S2O32－＝2I－+ S4O62－可知：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，则n(ClO2)= n(Na2S2O3)= ×0.1000mol/L×0.02L=0.0004mol，C中ClO2溶液的浓度是c(ClO2)= =0.04mol/L；答案为淀粉溶液，当滴入最后一滴标准液时，锥形瓶内溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色，说明达到滴定终点，0.04mol/L。