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：

(1)ClO₂的制备(已知：SO₂+2NaClO₃+H₂SO₄═2ClO₂+2NaHSO₄。)

①整套装置正确的链接顺序为(填A~E)A→_______________。

②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通入如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，滴加品红溶液和盐酸	品红溶液始终不褪色	①无生成
另取少量Ⅰ中溶液于试管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振荡	②	有生成
③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中，_______________	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_______________(任写一条)。

Answer

E-B-D-C 冷凝并收集ClO2 SO2 生成白色沉淀 加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液 8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl－+5+8H+ 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Cl－时，二氧化氯得到的电子数是等物质的量的氯气的2.5倍，故二氧化氯的氧化能力强。(任写一条即可)

【解析】

(1)ClO2的制备：装置A中又Cu与浓硫酸发生反应制备二氧化硫气体，在装置B中发生生成二氧化氯的反应，为防止倒吸，A与B之间连接装置E，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，最后用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，据此分析解答；

(2)根据实验可知ClO2与Na2S反应有氯离子、硫酸根离子的生成；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。

(1)①二氧化硫从a进入装置B中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a→g→h，为反应充分，故再连接B装置中的b，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接e，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：a→gh→bc→ef→d；

②装置D的作用为冷凝并收集ClO2；

(2)将适量的稀释后的ClO2通入如图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液，

①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(或或)生成；

②另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振荡，有生成，硫酸根与钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀；

③结论为有Cl-生成，现象为有白色沉淀生成，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-+5+8H＋；用于处理含硫废水时，ClO2相对于Cl2的优点有：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；