问题详情:
二氧化*(ClO2)作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为AI级安全消毒剂。常温下二氧化*为黄绿*或橘黄*气体,*质非常不稳定,温度过高或水溶液中ClO2的质量分数高于30%等均有可能引起*,易与碱液反应生成盐和水。
(1)某研究小组设计如图所示实验制备ClO2溶液,其反应的化学方程式为2KClO3+H2C2O4+2H2SO42KHSO4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O。
①在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃,然后停止加热,并使其温度保持在60~80℃之间。控制温度的目的是__________________,图示装置中缺少的一种必须的玻璃仪器是_______。
②装置A用于溶解产生的二氧化*气体,其中最好盛放_________(填字母)。
A.20mL 60℃的温水 B.100mL*水 C.100mL饱和食盐水 D.100mL沸水
③在烧瓶中加入12.25g KClO3和9g草*(H2C2O4),然后再加入足量的稀硫*,水浴加热,反应后生成ClO2的质量为__________________
(2)用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5~6.5)常含有一定量对人体不利的亚**根离子(ClO2-)。饮用水中ClO2、ClO2-的含量可用连续*量法进行测定,实验步骤如下:
步骤1:准确量取一定体积的水样加入锥形瓶中;
步骤2:调节水样的pH至7.0~8.0;
步骤3:加入足量的KI晶体;
步骤4:加入少量指示剂,用一定浓度的Na2S2O3溶液滴定至终点;
步骤5:再调节溶液的pH≤2.0;
步骤6:继续用相同浓度的Na2S2O3溶液滴定至终点。
①步骤1中若要量取20.00mL水样,则应选用的仪器是_______________。
②步骤1~4的目的是测定水样中ClO2的含量,其反应的化学方程式为:2ClO2+2KI=2KClO2+I2,2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,则步骤4中加入的指示剂为_____________,滴定达到终点时溶液的颜*变化为____________________。
③步骤5的目的是使I-将溶液中的ClO2-还原为Cl-以测定其含量,该反应的离子方程式为:_____________________________________________。
④若饮用水中ClO2-的含量超标,可向其中加入适量的Fe2+将ClO2-还原为Cl-,则该反应的氧化产物为_____(填化学式)。
【回答】
【*】 (1). 使反应正常进行,并防止温度过高引起* (2). 温度计 (3). B (4). 6.75g (5). *式滴定管 (6). 淀粉溶液 (7). 溶液蓝*褪去,且30秒内不恢复蓝* (8). ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O (9). Fe(OH)3
【解析】
【分析】
(1)①根据温度对二氧化*的水溶液*质的影响分析解答;要控制温度需要温度计;
②常温下二氧化*为黄绿*或橘黄*气体,*质非常不稳定,在较高温度下或水溶液中ClO2的质量分数高于30%易发生*,据此解答;
③根据**钾和草*的质量关系判断反应的过量问题,计算生成二氧化*的质量;
(2)①根据水样呈**判断需要的测量仪器;
②根据*遇淀粉变蓝,分析解答;
③根据I-被氧化为I2,ClO2-还原为Cl-书写离子方程式;
④根据亚铁离子易被氧化为铁离子结合溶液的*碱*分析判断。
【详解】(1)①由题目所给信息可知,温度过高,二氧化*的水溶液有可能*,所以控制温度的目的是:使反应正常进行,并防止温度过高引起*;由于反应时温度保持在60~80℃之间,所以缺少的一种必须的玻璃仪器是温度计;
②装置A用于溶解产生的二氧化*气体,为防止温度过高或水溶液中ClO2的质量分数高于30%而*,应在100mL*水中吸收,则B符合;
③n(KClO3)=12.25g÷122.5g/mol=0.1mol,n(H2C2O4)=9g÷90g/mol=0.1mol,根据方程式2KClO3+H2C2O4+2H2SO42KHSO4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O可知H2C2O4过量,用KClO3的量计算,则生成的n(ClO2)=0.1mol,m(ClO2)=0.1mol×67.5g/mol=6.75g;
(2)①根据题意水样pH为5.5~6.5,呈**,因此若要量取20.00mL水样,则应选用的仪器是*式滴定管;
②根据题意可知滴定过程中出现了*单质,*遇淀粉变蓝,故选淀粉做指示剂。滴定到终点时,*单质正好反应完,故滴定达到终点时溶液的颜*变化为溶液蓝*褪去,且30秒内不恢复蓝*;
③步骤5的目的是用I-将溶液中的ClO2-还原为Cl-以测定其含量,则I-被氧化为I2,故该反应的离子方程式为ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O;
④若饮用水中ClO2-的含量超标,可向其中加入适量的Fe2+将ClO2-还原为Cl-,亚铁离子被氧化为铁离子,由于溶液的**较弱,则铁离子转化为*氧化铁,因此该反应的氧化产物为Fe(OH)3。
【点睛】本题将元素化合物知识与生产工艺结合起来,引导我们关注化学学科的应用*和实践*,我们要在“相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理”等方面,加强对元素化合物*质及其转化关系的理解和应用熟悉程度,提高对新信息的处理能力。
知识点:气体的制备及实验方案设计
题型:实验,探究题