Question

ClO₂是国际上公认安全、无毒的绿色消毒剂，在常温下是一种黄绿色有刺激性气味的气体熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。ClO₂有多种制备方法。

I.某实验小组拟用图示装置模拟工业制取并收集ClO₂。

(1)A装置必须添加温度控制装置，除酒精灯外，还需要的玻璃仪器有烧杯、_________。

(2)B装置必须放在冰水浴中，其原因是___________。

II.我国的科学家经过科学探索，发现一种ClO₂的制备方法，该方法安全性好，没有产生毒副产品。将经干燥空气稀释的氯气通入填充有固体亚氯酸钠(NaClO₂)的反应柱内，即生成ClO₂。

(3)化学反应方程式为：___________。

III.以过氧化氢作还原剂，在硫酸介质中还原NaClO₃制备ClO₂，并将制得的ClO₂处理含CN^-废水。实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。

(4)反应容器B应置于30℃左右的水浴中，目的是_________。

(5)通入氮气的目的除了有利于将ClO₂排出，还有____________。

(6)ClO₂处理含CN^-废水的离子方程式为______。装置D的作用是____________。

Answer

温度计 ClO2的沸点为11.0℃，易挥发，应充分冷却以减少挥发 2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2 提高化学反应速率，同时防止H2O2受热分解(或答：高于30 ℃会导致H2O2分解，低于30 ℃会导致反应速率较低) 稀释ClO2，防止其发生爆炸 2CN-＋2ClO2=2CO2＋N2＋2Cl- 吸收ClO2等气体，防止污染大气

【解析】

(1)A装置必须添加温度控制装置，需要测量温度，所需仪器为温度计，故本题答案为:温度计；

(2)二氧化氯沸点较低，易挥发，收集二氧化氯，应在较低温度下进行，故本题答案为：ClO2的沸点为11.0℃，易挥发，应充分冷却以减少挥发；

(3)将氯气通入亚氯酸钠(NaClO2)的反应柱内，生成ClO2，化学反应方程式为：2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2，故本题答案为：2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2；

(4)适当升高温度可以提高化学反应速率，但是注意到，本题中选用的还原剂是过氧化氢，而过氧化氢在温度过高时会分解，所以反应容器B置于30C左右的水浴中的目的是提高化学反应速率，同时防止H2O2受热分解，故本题答案为：提高化学反应速率，同时防止H2O2受热分解(或答：高于30 ℃会导致H2O2分解，低于30 ℃会导致反应速率较低)；

(5)由题意可知，ClO2的体积分数在超过10%时易引起爆炸，所以通入氮气的目的除了将ClO2排出外，还可以起到稀释ClO2气体的作用，防止ClO2的体积分数过高从而引起爆炸，故本题答案为：稀释ClO2，防止其发生爆炸；

(6)ClO2具有强氧化性，能够和具有还原性的CN-发生氧化还原反应，根据氧化还原反应的配平规律可得二者反应的离子方程式为：2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-，装置D中盛装的碱性溶液，可以吸收ClO2气体，避免对空气造成污染，故本题答案为：2CN-＋2ClO2=2CO2＋N2＋2Cl-；吸收ClO2等气体，防止污染大气。