Question

ClO₂ 是红黄色有毒气体，有刺激性气味，沸点为11℃，极易溶于水但不与水反应，遇热水缓慢水解成次氯酸、氯气和氧气，见光也易分解，因此其溶液置于冷暗处相对稳定。某校合作学习小组的同学欲制备二氧化氯水溶液并检验其性质。

Ⅰ.二氧化氯水溶液制备。

向圆底烧瓶中先加入10gKClO₃固体和9g H₂C₂O₄·2H₂O(草酸)，然后再加入5 mL稀硫酸，用磁力搅拌器搅拌(如下图)；将烧瓶放在热水浴中，保持水浴温度在60～8 0℃，至B中广口瓶内溶液呈深红黄色时停止加热。

回答下列问题：

（1）装置A用水浴加热的优点是_________________；装置A中水浴温度不宜低于60 ℃也不宜高于80 ℃，其原因是______________________。

（2）装置A中反应生成ClO₂ 及KHSO₄ 等产物的化学方程式为_________________。

（3）装置B的水中需放入冰块的目的是_________________，装置C 的作用是_______________

Ⅱ.设计实验验证ClO₂ 的氧化性。

（4）取适量ClO₂水溶液加入H₂S溶液中，振荡，得无色溶液。欲检验H₂S的氧化产物，还需要用到的试剂是_______________________。

（5）证明ClO₂ 的氧化性比Fe³⁺强的方案是______________________。

（6）将少量ClO₂ 水溶液滴入盛有MnSO₄溶液的试管中，振荡，有黑色沉淀生成，则该反应的离子方程式为______________________。

Answer

受热均匀，且易控制温度 温度低，反应速率慢且生成的ClO2不易逸出；温度过高，会加剧ClO2 水解 (或2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) 减少ClO2挥发和水解(或其他合理答案) 吸收尾气中的ClO2 和Cl2 BaCl2 溶液和稀盐酸(或盐酸酸化的BaCl2溶液) 将ClO2 气体通入FeSO4溶液中，并滴入KSCN溶液，观察溶液颜色变化，若溶液变为血红色，则证明ClO2 的氧化性比Fe3+强(或其他合理答案) 2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-

【解析】

Ⅰ.（1）装置A用水浴加热的优点是受热均匀，且易控制温度；根据信息可知ClO2极易溶于水但不与水反应，遇热水缓慢水解成次氯酸、氯气和氧气；温度高，加剧ClO2水解，因此装置A中水浴温度不宜过高，但是温度如果太低，反应速率较慢，影响ClO2的生成；因此要控制水浴温度不宜低于60℃也不宜高于80℃；正确答案：受热均匀，且易控制温度；温度低，反应速率慢且生成的ClO2不易逸出；温度过高，会加剧ClO2 水解。

（2）KClO3固体和H2C2O4·2H2O固体，在酸性条件下发生氧化还原反应，生成ClO2及KHSO4 等，化学方程式为 (或2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) ；正确答案： (或2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) 。

（3）装置B的水中需放入冰块，就是给气体ClO2降温，减少ClO2挥发和水解；装置C中氢氧化钠溶液能够吸收尾气中的ClO2和Cl2；正确答案：减少ClO2挥发和水解(或其他合理答案)；吸收尾气中的ClO2和Cl2。

Ⅱ.（4）取适量ClO2水溶液加入H2S溶液中，振荡，得无色溶液，说明-2价的硫可能被氧化为亚硫酸根离子或硫酸根离子，因此欲检验H2S的氧化产物，需要用到BaCl2溶液和稀盐酸(或盐酸酸化的BaCl2溶液)进行检验；正确答案：BaCl2溶液和稀盐酸(或盐酸酸化的BaCl2溶液)进行检验。

（5）利用ClO2的氧化性把亚铁离子氧化为铁离子，再利用KSCN溶液检验铁离子的存在；具体操作：将ClO2气体通入FeSO4溶液中，并滴入KSCN溶液，观察溶液颜色变化，若溶液变为血红色，则证明ClO2的氧化性比Fe3+强；正确答案：将ClO2气体通入FeSO4溶液中，并滴入KSCN溶液，观察溶液颜色变化，若溶液变为血红色，则证明ClO2的氧化性比Fe3+强。(或其他合理答案)

（6）ClO2具有氧化性，能够把+2价锰氧化为+4价的黑色沉淀MnO2，反应的离子方程式为：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-；正确答案：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-。