二氧化*(ClO2)作為一種高效強氧化劑已被聯合國世界衛生組織(WHO)列為AI級安全消毒劑。常溫下二氧化*為...
問題詳情:
二氧化*(ClO2)作為一種高效強氧化劑已被聯合國世界衛生組織(WHO)列為AI級安全消毒劑。常溫下二氧化*為黃綠*或橘黃*氣體,*質非常不穩定,溫度過高或水溶液中ClO2的質量分數高於30%等均有可能引起*,易與鹼液反應生成鹽和水。
(1)某研究小組設計如圖所示實驗製備ClO2溶液,其反應的化學方程式為2KClO3+H2C2O4+2H2SO42KHSO4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O。
①在反應開始之前將燒杯中的水加熱到80℃,然後停止加熱,並使其溫度保持在60~80℃之間。控制溫度的目的是__________________,圖示裝置中缺少的一種必須的玻璃儀器是_______。
②裝置A用於溶解產生的二氧化*氣體,其中最好盛放_________(填字母)。
A.20mL 60℃的溫水 B.100mL*水 C.100mL飽和食鹽水 D.100mL沸水
③在燒瓶中加入12.25g KClO3和9g草*(H2C2O4),然後再加入足量的稀硫*,水浴加熱,反應後生成ClO2的質量為__________________
(2)用ClO2處理過的飲用水(pH為5.5~6.5)常含有一定量對人體不利的亞**根離子(ClO2-)。飲用水中ClO2、ClO2-的含量可用連續*量法進行測定,實驗步驟如下:
步驟1:準確量取一定體積的水樣加入錐形瓶中;
步驟2:調節水樣的pH至7.0~8.0;
步驟3:加入足量的KI晶體;
步驟4:加入少量指示劑,用一定濃度的Na2S2O3溶液滴定至終點;
步驟5:再調節溶液的pH≤2.0;
步驟6:繼續用相同濃度的Na2S2O3溶液滴定至終點。
①步驟1中若要量取20.00mL水樣,則應選用的儀器是_______________。
②步驟1~4的目的是測定水樣中ClO2的含量,其反應的化學方程式為:2ClO2+2KI=2KClO2+I2,2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,則步驟4中加入的指示劑為_____________,滴定達到終點時溶液的顏*變化為____________________。
③步驟5的目的是使I-將溶液中的ClO2-還原為Cl-以測定其含量,該反應的離子方程式為:_____________________________________________。
④若飲用水中ClO2-的含量超標,可向其中加入適量的Fe2+將ClO2-還原為Cl-,則該反應的氧化產物為_____(填化學式)。
【回答】
【*】 (1). 使反應正常進行,並防止溫度過高引起* (2). 溫度計 (3). B (4). 6.75g (5). *式滴定管 (6). 澱粉溶液 (7). 溶液藍*褪去,且30秒內不恢復藍* (8). ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O (9). Fe(OH)3
【解析】
【分析】
(1)①根據溫度對二氧化*的水溶液*質的影響分析解答;要控制溫度需要溫度計;
②常溫下二氧化*為黃綠*或橘黃*氣體,*質非常不穩定,在較高溫度下或水溶液中ClO2的質量分數高於30%易發生*,據此解答;
③根據**鉀和草*的質量關係判斷反應的過量問題,計算生成二氧化*的質量;
(2)①根據水樣呈**判斷需要的測量儀器;
②根據*遇澱粉變藍,分析解答;
③根據I-被氧化為I2,ClO2-還原為Cl-書寫離子方程式;
④根據亞鐵離子易被氧化為鐵離子結合溶液的*鹼*分析判斷。
【詳解】(1)①由題目所給資訊可知,溫度過高,二氧化*的水溶液有可能*,所以控制溫度的目的是:使反應正常進行,並防止溫度過高引起*;由於反應時溫度保持在60~80℃之間,所以缺少的一種必須的玻璃儀器是溫度計;
②裝置A用於溶解產生的二氧化*氣體,為防止溫度過高或水溶液中ClO2的質量分數高於30%而*,應在100mL*水中吸收,則B符合;
③n(KClO3)=12.25g÷122.5g/mol=0.1mol,n(H2C2O4)=9g÷90g/mol=0.1mol,根據方程式2KClO3+H2C2O4+2H2SO42KHSO4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O可知H2C2O4過量,用KClO3的量計算,則生成的n(ClO2)=0.1mol,m(ClO2)=0.1mol×67.5g/mol=6.75g;
(2)①根據題意水樣pH為5.5~6.5,呈**,因此若要量取20.00mL水樣,則應選用的儀器是*式滴定管;
②根據題意可知滴定過程中出現了*單質,*遇澱粉變藍,故選澱粉做指示劑。滴定到終點時,*單質正好反應完,故滴定達到終點時溶液的顏*變化為溶液藍*褪去,且30秒內不恢復藍*;
③步驟5的目的是用I-將溶液中的ClO2-還原為Cl-以測定其含量,則I-被氧化為I2,故該反應的離子方程式為ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O;
④若飲用水中ClO2-的含量超標,可向其中加入適量的Fe2+將ClO2-還原為Cl-,亞鐵離子被氧化為鐵離子,由於溶液的**較弱,則鐵離子轉化為*氧化鐵,因此該反應的氧化產物為Fe(OH)3。
【點睛】本題將元素化合物知識與生產工藝結合起來,引導我們關注化學學科的應用*和實踐*,我們要在“相關反應化學方程式書寫、化學反應條件控制的原理”等方面,加強對元素化合物*質及其轉化關係的理解和應用熟悉程度,提高對新資訊的處理能力。
知識點:氣體的製備及實驗方案設計
題型:實驗,探究題
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