Question

18．二氧化氯（ClO₂）是一種高效消毒劑，沸點(diǎn)為11℃．用KClO₃粉末與草酸（H₂C₂O₄）在60℃時(shí)反應(yīng)可生成ClO₂等物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：
（1）裝置A中還應(yīng)安裝的玻璃儀器是溫度計(jì)，裝置B用冰水浴的原因是常溫下二氧化氯為氣態(tài)．
（2）裝置A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄ $\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O．
（3）①實(shí)驗(yàn)過程中，裝置C中少量的ClO₂與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生兩種鈉鹽，且物質(zhì)的量之比為1：1，其中一種為NaClO₂，寫出裝置C中生成這兩種鈉鹽的離子方程式：2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O．
②飽和溶液在溫度低于38℃時(shí)析出晶體NaClO₂•3H₂O，在溫度高于38℃時(shí)析出晶體NaClO₂．請補(bǔ)充從NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的操作步驟：
a．蒸發(fā)結(jié)晶；b趁熱過濾；c．洗滌；d．干燥．
（4）還可采用鹽酸或雙氧水還原氯酸鈉制備ClO₂．用H₂O₂作還原劑制備ClO₂更受歡迎，其主要原因是H₂O₂作還原劑時(shí)氧化產(chǎn)物為O₂，而鹽酸作還原劑時(shí)產(chǎn)生大量Cl₂．

Answer 1

分析 （1）二氧化氯（ClO₂）沸點(diǎn)為11℃，用氯酸鉀粉末與草酸在60℃時(shí)反應(yīng)可生成二氧化氯等物質(zhì)，裝置A必須添加溫度控制裝置；ClO₂的沸點(diǎn)低，用冰水可以使ClO₂冷凝為液體；
（2）KClO₃和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O；
（3）①根據(jù)ClO₂在堿溶液中發(fā)生岐化其氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量比為1：1，可知Cl的化合物由+4變?yōu)?3和+5，還原產(chǎn)物為NaClO₂，氧化產(chǎn)物為NaClO₃；
②NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的操作步驟：蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾；
（4）H₂O₂作還原劑時(shí)氧化產(chǎn)物為O₂，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染．

解答 解：（1）二氧化氯（ClO₂）沸點(diǎn)為11℃，用氯酸鉀粉末與草酸在60℃時(shí)反應(yīng)可生成二氧化氯等物質(zhì)，裝置A必須添加溫度控制裝置，故裝置A中還應(yīng)安裝的玻璃儀器是溫度計(jì)；裝置B用冰水浴的原因是ClO₂的沸點(diǎn)：11.0℃，沸點(diǎn)低，用冰水可以使ClO₂冷凝為液體，收集在試管中或常溫下二氧化氯為氣態(tài)
故答案為：溫度計(jì)；常溫下二氧化氯為氣態(tài)；
（2）KClO₃和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O；
（3）①根據(jù)ClO₂在堿溶液中發(fā)生岐化其氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量比為1：1，可知Cl的化合物由+4變?yōu)?3和+5，還原產(chǎn)物為NaClO₂，氧化產(chǎn)物為NaClO₃，
因此化學(xué)方程式為：2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O，
故答案為：2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O；
②NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶體的操作步驟：蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶； 趁熱過濾；
（4）還可采用鹽酸或雙氧水還原氯酸鈉制備ClO₂．用H₂O₂作還原劑制備ClO₂更受歡迎，其主要原因是H₂O₂作還原劑時(shí)氧化產(chǎn)物為O₂，而鹽酸作還原劑時(shí)產(chǎn)生大量Cl₂，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，
故答案為：H₂O₂作還原劑時(shí)氧化產(chǎn)物為O₂，而鹽酸作還原劑時(shí)產(chǎn)生大量Cl₂．

點(diǎn)評 本題以氯及其化合物的性質(zhì)考查氧化還原反應(yīng)及物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，把握習(xí)題中的信息及知識遷移應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重學(xué)生綜合應(yīng)用能力及信息抽取和分析能力的考查，題目難度中等．