Question

【題目】ClO2是紅黃色有毒氣體，有刺激性氣味，沸點為11℃，極易溶于水但不與水反應，遇熱水緩慢水解成次氯酸、氯氣和氧氣，見光也易分解，因此其溶液置于冷暗處相對穩定。某校合作學習小組的同學欲制備二氧化氯水溶液并檢驗其性質。

Ⅰ.二氧化氯水溶液制備。

向圓底燒瓶中先加入10gKClO3固體和9gH2C2O4·2H2O(草酸)，然后再加入5mL稀硫酸，用磁力攪拌器攪拌(如下圖)；將燒瓶放在熱水浴中，保持水浴溫度在60～80℃，至B中廣口瓶內溶液呈深紅黃色時停止加熱。

回答下列問題：

（1）裝置A用水浴加熱的優點是_________________；裝置A中水浴溫度不宜低于60℃也不宜高于80℃，其原因是______________________。

（2）裝置A中反應生成ClO2及KHSO4等產物的化學方程式為_________________。

（3）裝置B的水中需放入冰塊的目的是_________________，裝置C的作用是_______________

Ⅱ.設計實驗驗證ClO2的氧化性。

（4）取適量ClO2水溶液加入H2S溶液中，振蕩，得無色溶液。欲檢驗H2S的氧化產物，還需要用到的試劑是_______________________。

（5）證明ClO2的氧化性比Fe3+強的方案是______________________。

（6）將少量ClO2水溶液滴入盛有MnSO4溶液的試管中，振蕩，有黑色沉淀生成，則該反應的離子方程式為______________________。

Answer 1

【答案】 受熱均勻，且易控制溫度 溫度低，反應速率慢且生成的ClO2不易逸出；溫度過高，會加劇ClO2水解 (寫2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) 減少ClO2揮發和水解(或其他合理答案) 吸收尾氣中的ClO2和Cl2 BaCl2溶液和稀鹽酸(或鹽酸酸化的BaCl2溶液) 將ClO2氣體通入FeSO4溶液中，并滴入KSCN溶液，觀察溶液顏色變化，若溶液變為血紅色，則證明ClO2的氧化性比Fe3+強(或其他合理答案) 2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-

【解析】Ⅰ. （1）裝置A用水浴加熱的優點是受熱均勻，且易控制溫度；根據信息可知ClO2極易溶于水但不與水反應，遇熱水緩慢水解成次氯酸、氯氣和氧氣；溫度高，加劇ClO2水解，因此裝置A中水浴溫度不宜過高，但是溫度如果太低，反應速率較慢，影響ClO2的生成；因此要控制水浴溫度不宜低于60℃也不宜高于80℃；正確答案：受熱均勻，且易控制溫度；溫度低，反應速率慢且生成的ClO2不易逸出；溫度過高，會加劇ClO2水解。

（2）KClO3固體和H2C2O4·2H2O固體，在酸性條件下發生氧化還原反應，生成ClO2及KHSO4等，化學方程式為或(2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) ；正確答案：或(2KClO3+H2C2O4·2H2O+2H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+4H2O) 。

（3）裝置B的水中需放入冰塊，就是給氣體ClO2降溫，減少ClO2揮發和水解；裝置C中氫氧化鈉溶液能夠吸收尾氣中的ClO2和Cl2；正確答案：減少ClO2揮發和水解(或其他合理答案)；吸收尾氣中的ClO2和Cl2。

Ⅱ.（4）取適量ClO2水溶液加入H2S溶液中，振蕩，得無色溶液，說明-2價的硫可能被氧化為亞硫酸根離子或硫酸根離子，因此欲檢驗H2S的氧化產物，需要用到BaCl2溶液和稀鹽酸(或鹽酸酸化的BaCl2溶液)進行檢驗；正確答案：BaCl2溶液和稀鹽酸(或鹽酸酸化的BaCl2溶液)進行檢驗。

（5）利用ClO2的氧化性把亞鐵離子氧化為鐵離子，再利用KSCN溶液檢驗鐵離子的存在；具體操作：將ClO2氣體通入FeSO4溶液中，并滴入KSCN溶液，觀察溶液顏色變化，若溶液變為血紅色，則證明ClO2的氧化性比Fe3+強；正確答案：將ClO2氣體通入FeSO4溶液中，并滴入KSCN溶液，觀察溶液顏色變化，若溶液變為血紅色，則證明ClO2的氧化性比Fe3+強。(或其他合理答案)

（6）ClO2具有氧化性，能夠把+2價錳氧化為+4價的黑色沉淀MnO2，反應的離子方程式為：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-；正確答案：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-。