二氧化*（ClO2）常用於處理含硫廢水。某學習小組在實驗室中探究ClO2與Na2S的反應。已知：①ClO2是極...

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問題詳情：

二氧化*（ClO2）常用於處理含硫廢水。某學習小組在實驗室中探究ClO2與Na2S的反應。

已知：① ClO2是極易溶於水的黃綠*氣體，有毒，沸點為11℃。

② SO2 + NaClO3 + H2SO4→ ClO2 + NaHSO4（未配平）

③ ClO2 + NaOH→NaCl + NaClO3 + H2O（未配平）

請回答下列問題：

（1）設計如下裝置製備ClO2

①裝置A中反應的化學方程式為__________________________________。

②裝置B中反應的氧化劑與還原劑的物質的量之比為___________。

③欲收集一定量的ClO2，選擇上圖中的裝置，其連接順序為a→ g→ h→ _________________→d。

（2）探究ClO2與Na2S的反應

將上述收集到的ClO2用N2稀釋以增強其穩定*，並將適量的稀釋後的ClO2通入如圖所示裝置中充分反應，得到無*澄清溶液。一段時間後，通過下列實驗探究Ⅰ中反應的產物

*作步驟	實驗現象	結論
取少量Ⅰ中溶液放入試管中，滴加品紅溶液和鹽。	品紅溶液始終不褪*	①無_______生成。
另取少量Ⅰ中溶液放入試管乙中，加入Ba(OH)2溶液和鹽*，振盪。	②___________	有SO42-生成
③繼續在試管乙中加入Ba(OH)2溶液至過量，靜置，取上層清液放入試管*中，______________。	有白*沉澱生成	有Cl-生成

④ClO2與Na2S反應的離子方程式為_________________________________________。用於處理含硫廢水時，ClO2相對於Cl2的優點是_____________________________________________（任寫一條）。

【回答】

Cu + 2H2SO4（濃）CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 2:1 b→c→e→f SO2 有白*沉澱加入足量***化的AgNO3溶液 8ClO2 + 5S2- + 4H2O8Cl- + 5SO42- + 8H+ 均被還原為Cl-時，ClO2得到的電子數是Cl2的2.5倍，所需ClO2用量更少；或氧化產物硫*根穩定，ClO2除硫更徹底；或ClO2不會生成可能對人體有害的有機*化物等（合理即可）

【解析】

①裝置A中Cu與濃硫*反應制備二氧化硫，其化學方程式為：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O；故*為：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O；

②由題意知裝置B中反應為SO2 + 2NaClO3 + H2SO4= 2ClO2 + 2NaHSO4，所以氧化劑與還原劑的物質的量之比為2:1；*：2:1。

③二氧化硫從a出來，為防止倒吸，故應在B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*沸點較低，故在D中*水浴收集，為充分冷卻，便於收集，故連接e，最後用*氧化*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*為：b→c→e→f；

④在Ⅰ中反應過後的溶液加入品紅，品紅始終不褪*，説明不是由於SO2的漂白作用導致褪*，結論是無SO2生成。*：SO2。

在Ⅰ中反應過後的溶液加入Ba(OH)2，結論是有SO42-生成，所以反應生成BaSO4，現象應為白*沉澱。*：白*沉澱；

若生成可以*Cl-存在的白*沉澱，那麼*作應為加入足量稀***化的AgNO3溶液。*：加入足量***化的AgNO3溶液；

由上述分析可知，生成物有SO42-和Cl-，用溶劑H2O補全反應方程式，所以離子方程式為8ClO2 + 5S2- + 4H2O8Cl- + 5SO42- + 8H+；ClO2相對於Cl2優點包括： ClO2除硫效果徹底，氧化產物硫*根穩定，ClO2在水中的溶解度大；剩餘的ClO2不會產生二次污染，均被還原為Cl-時，ClO2得到的電子數是Cl2的2.5倍等。