Question

【題目】二氧化氯（ClO2）是極易溶于水且不與水發生化學反應的黃綠色氣體，沸點為11℃，可用于處理含硫廢水。某小組在實驗室中探究ClO2與Na2S的反應。回答下列問題：

(l)ClO2的制備：（已知：SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4）

①裝置A中反應的化學方程式為_______________。

②欲收集干燥的ClO2，選擇上圖中的裝置，其連接順序為 a→_________(按氣流方向，用小寫字母表示)

③裝置D的作用是_________。

（2）ClO2與 Na2S 的反應

將上述收集到的ClO2用 N2稀釋以增強其穩定性，并將適量的稀釋后的ClO2通入上圖所示裝置中充分反應，得到無色澄清溶液。一段時間后，通過下列實驗探究 I 中反應的產物。

操作步驟	實驗現象	結論
取少量Ⅰ中溶液于試管甲中， 加入Ba(OH)2溶液，振蕩	①_________	有硫酸根離子生成
另取少量Ⅰ中溶液于試管乙中， 滴加品紅溶液和鹽酸	品紅溶液不翅色	② 無_____生成
若在試管甲中繼續加Ba(OH)2溶液至 過量，靜置，取上層清液于試管丙③______	有白色沉淀生成	有Cl-生成

④ClO2與Na2S反應的離子方程式為__________。用于處理含硫廢水時，ClO2相對于Cl2的優點是____________(任寫2條)。

Answer 1

【答案】 Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O d→e→g→h→b→c→f 或（e→d→g→h→b→c→f） 用氫氧化鈉吸收未反應完的二氧化硫，防止污染空氣 生成白色沉淀（沒有“白色”不給分） SO2 (寫H2SO3、SO32-、HSO3-也可) 加入足量硝酸酸化的硝酸銀溶液 8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+ ClO2除硫效果徹底，且氧化產物硫酸根穩定或ClO2在水中的溶解度大，剩余的ClO2不會產生二次污染均被還原為氯離子或等物質的量ClO2的殺菌能力是氯氣的2.5倍；

【解析】（1）①裝置A中反應Cu與濃硫酸制備二氧化硫，化學方程式為：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+H2O；

②二氧化硫從a進入裝置E中反應，為防止倒吸，故應在之前有安全瓶，則a→d→e，為反應充分，故再連接B裝置中的g，二氧化氯沸點較低，故在B中冰水浴收集，為充分冷卻，便于收集，故連接b，最后用氫氧化鈉吸收未反應完的二氧化硫，防止污染空氣，連接順序為：d→e→g→h→b→c→f（或e→d→g→h→b→c→f）；

③裝置D用氫氧化鈉吸收未反應完的二氧化硫，防止污染空氣；
（2）將適量的稀釋后的ClO2通入如圖2所示裝置中充分反應，得到無色澄清溶液；

①另取少量I中溶液于試管乙中，加入Ba（OH）2溶液，振蕩，有SO42-生成，硫酸根與鋇離子反應生成硫酸鋇白色沉淀；
②取少量I中溶液于試管甲中，滴加品紅溶液和鹽酸，品紅始終不褪色，說明溶液中無SO2（或HSO3-或SO32-）生成；
③結論為有Cl-生成，有白色沉淀生成，氯化銀為不溶于酸的白色沉淀，檢驗氯離子，故操作為：繼續在試管乙中滴加Ba（OH）2溶液至過量，靜置，取上層清液于試管丙內加入足量稀硝酸酸化的硝酸銀溶液；
④由上述分析可知ClO2與Na2S反應有氯離子、硫酸根離子的生成，故發生的離子方程式為：8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2除硫效果徹底，氧化產物硫酸根更穩定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不會產生二次污染、均被還原為氯離子時，ClO2得到的電子數是氯氣的2.5倍。