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10℃，可用于飲用水凈化。某小組在實驗室中探究ClO2與Na2S的反應。回答下列問題：

I .ClO2的制備

己知：在強酸性溶液中用SO2還原NaC1O3能制備ClO2。

(1)反應過程中圓底燒瓶內會看到溶液中有一種白色固體析出，為了證明該物質常采用的實驗操作及現象為：待實驗完成、圓底燒瓶冷卻后，____________________。

(2)裝置B中反應的離子方程式為_________________________。

(3)欲制備并收集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)

(4)裝置D的作用_______________。

II. ClO2與Na2S的反應

(5)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。—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，滴加品紅溶液和鹽酸。	品紅始終不褪色	①無_____生成
另取少量Ⅰ中溶液于試管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振蕩	②________	有SO42-生成
③繼續在試管乙中滴加Ba(OH)2 溶液至過量，靜置，取上層清液于試管中，_______。	有白色沉淀生成	有Cl-生成

(6)C1O2與Na2S反應的離子方程式為_________。用于飲用水凈化時，ClO2相對于Cl2的優點是______________(任寫一條)。

Answer 1

【答案】 將反應后的混合物慢慢倒入盛有少量水的試管里，若固體溶解，溶液變藍，則白色固體為硫酸銅。 SO2+2 C1O3-= ClO2+ SO42- g→h(或h→g) →b→c→e→f→d 冷凝并收集C1O2 SO2 (或SO32-或HSO3-或三者的組合均給分) 生成白色沉淀 加 入足量硝酸酸化的硝酸銀溶液 8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H- 均被還原成Cl-時ClO2得電子數是氯氣的2.5 倍：ClO2在水中的溶解度大；剩余的ClO2不會引起二次染污(答案合理即可)

【解析】I .(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；由于濃硫酸具有吸水性，反應過程中圓底燒瓶內會看到溶液中有一種白色固體析出，要證明該物質為無水硫酸銅，可以將反應后的混合物慢慢倒入盛有少量水的試管里，若固體溶解，溶液變藍，則白色固體為硫酸銅，故答案為：將反應后的混合物慢慢倒入盛有少量水的試管里，若固體溶解，溶液變藍，則白色固體為硫酸銅；

(2) 根據題意，在強酸性溶液中用SO2還原NaC1O3能制備ClO2，裝置B中反應的離子方程式為SO2+2 C1O3-= ClO2+ SO42-，故答案為：SO2+2 C1O3-= ClO2+ SO42-；

(3)二氧化硫從a進入裝置B中反應，為防止倒吸，故應在之前有安全瓶，則a→g→h，為反應充分，故再連接B裝置中的b，二氧化氯沸點較低，故在D中冰水浴收集，為充分冷卻，便于收集，故連接e，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：a→g→h→b→c→e→f→d；故答案為：g→h→b→c→e→f→d；

(4) 裝置D的作用為冷凝并收集ClO2；故答案為：冷凝并收集ClO2；

II. (5)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；故答案為：SO2(或HSO3-或SO32-)；

②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；故答案為：生成白色沉淀；

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；故答案為：加入足量稀硝酸酸化的硝酸銀溶液；

(6)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；故答案為：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倍等(任寫一條)。