Question

二氧化氯（ClO₂）在常溫下是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點為－59℃，沸點為11．0℃，易溶于水。工業上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應制得。某學生擬用下圖所示裝置模擬工業制取并收集ClO₂。

（1）A中反應產物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，請寫出該反應的化學方程式：                           。
（2）A必須添加溫度控制裝置，除酒精燈外，還需要的玻璃儀器有燒杯、               ；
B裝置必須放在冰水浴中，其原因是                               。
（3）反應后在裝置C中可得NaClO₂溶液。已知NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出晶體是NaClO₂·3H₂O，在溫度高于38℃時析出晶體是NaClO₂。請補充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的操作步驟：①                    ；②                   ；③洗滌；④干燥。
（4）ClO₂很不穩定，需隨用隨制，產物用水吸收得到ClO₂溶液。為測定所得溶液中ClO₂的含量，進行了下列實驗：
步驟1：準確量取ClO₂溶液10．00 mL，稀釋成100．00 mL試樣；量取V₁mL試樣加入到錐形瓶中；
步驟2：用稀硫酸調節試樣的pH≤2．0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；
步驟3：加入淀粉指示劑，用cmol/LNa₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL。（已知2 Na₂S₂O₃+ I₂＝Na₂S₄O₆+ 2NaI）
①配制100 mL c mol/LNa₂S₂O₃標準溶液時，用到的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外還有：                        。
②滴定過程中至少需進行兩次平行測定的原因是                                。
③寫出步驟2中發生反應的離子方程式                                  。
④原ClO₂溶液的濃度為                g / L（用步驟中的字母代數式表示）。
⑤若滴定前滴定管尖嘴中有氣泡，滴定后氣泡消失，則測定結果             。
若滴定開始仰視讀數，滴定終點時正確讀數，則測定結果                  。
（填“偏高”“偏低”或“不變” ）

Answer 1

（1）2KClO₃+H₂C₂O₄ K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O（3分）
（2）溫度計（1分） 使ClO₂充分冷凝，減少揮發（1分）
（3）①蒸發結晶（1分，寫蒸發、濃縮、結晶均給分）  ②趁熱過濾（2分）
（4）①100ml 容量瓶、膠頭滴管（各1分） 
②減少誤差（1分）  
③2ClO₂ + 10I^- + 8H⁺ = 2Cl^- + 5I₂ + 4H₂O（2分）
④（3分）⑤偏高 偏低（各1分）

試題分析：（1）根據題給信息知，A中反應為稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應生成K₂CO₃、ClO₂、CO₂和水，該反應的化學方程式為：2KClO₃+H₂C₂O₄   K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；（2）A必須添加溫度控制裝置，要控制溫度必須使用溫度計測量溫度，反應在60℃時進行，應用水浴加熱，除酒精燈外，還需要的玻璃儀器有燒杯、溫度計；B裝置為二氧化氯的收集裝置，二氧化氯（ClO₂）的沸點為11．0℃，必須放在冰水浴中，其原因是使ClO₂充分冷凝，減少揮發；（3）反應后在裝置C中可得NaClO₂溶液。已知NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出晶體是NaClO₂·3H₂O，在溫度高于38℃時析出晶體是NaClO₂。從NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的操作步驟：①蒸發結晶；②趁熱過濾；③洗滌；④干燥。（4）①配制100 mL c mol/LNa₂S₂O₃標準溶液時，用到的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外還有：100 mL容量瓶、膠頭滴管；②滴定過程中至少需進行兩次平行測定的原因是減少誤差；③步驟2中發生反應為二氧化氯與碘化鉀在酸性條件下反應生成單質碘、氯化鉀和水，離子方程式為2ClO₂ + 10I^- + 8H⁺ = 2Cl^- + 5I₂ + 4H₂O；④根據題給反應得關系式：ClO₂——5Na₂S₂O₃，代入相關數據計算得ClO₂溶液的濃度為g / L；⑤若滴定前滴定管尖嘴中有氣泡，滴定后氣泡消失，代入計算的標準液體積偏大，則測定結果偏高；若滴定開始仰視讀數，滴定終點時正確讀數，代入計算的標準液體積偏小，則測定結果偏低。