Question

【題目】二氧化氯(ClO2)是一種在水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑。與Cl2相比, ClO2不但具有更顯著的殺菌能力, 而且不會產(chǎn)生對人體有潛在危害的有機氯代物。

（1）在ClO2 的制備方法中, 有下列兩種常用制備方法:

方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O

方法二:2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O

①方法一中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________________，其中方法二制備的ClO2 更適合用于飲用水的消毒, 其主要原因是 。

（2）我國最近成功研制出制取ClO2 的新方法, 其反應的微觀過程如圖甲所示:

該反應的化學方程式為 。

（3）消毒時, ClO2對污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－和CN— 等有明顯的去除效果.某工廠污水中含CN—,現(xiàn)用ClO2將CN—氧化,生成兩種無毒氣體,其離子反應方程式為 。

（4）自來水廠用ClO2 處理后的水中, 要求ClO2 的濃度在0. 1~0. 8mg/L之間。碘量法可以檢測水中ClO2 的濃度,步驟如下:

Ⅰ. 取一定體積的水樣用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性, 然后加入一定量的碘化鉀, 并加入淀粉溶液, 溶液變藍。

Ⅱ. 加入一定量的Na2S2O3 溶液。(已知: 2S2O32- +I2 =S4O62- +2I - )

Ⅲ. 重復上述操作2~3次。

操作時, 不同pH環(huán)境中粒子種類如上圖所示:

請回答:

①操作Ⅰ中反應的離子方程式是 ;

②確定操作Ⅱ恰好完全反應的現(xiàn)象是 ;

③若水樣的體積為1. 0 L, 在操作Ⅱ時消耗了1. 0×10 -3 mol/L的Na 2 S 2 O 3 溶液10 mL, 則水樣中ClO2 的濃度是 mg/L。

Answer 1

【答案】

（1）1：1 方法二制備的ClO2中不含Cl2

（2）Cl2+2NaClO2=2NaCl+2ClO2

（3）2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-

（4）①2ClO2+2I-=2ClO2-+I2

②錐形瓶溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘不復原 ③0.675

【解析】

試題分析：（1）在方法一中，2NaClO3 +4HCl = 2ClO2 ↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O，NaClO3中Cl元素化合價由+5價降低到+4價，作氧化劑，HCl中有一半Cl元素由-1價升高到0價，作還原劑，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:2=1:1；方法二中制備的ClO2中不含Cl2 ，所以方法二制備的ClO2 更適合用于飲用水的消毒。

（2）根據(jù)反應的微觀過程示意圖可寫出該反應的化學方程式為Cl2+2NaClO2=2NaCl+2ClO2 。

（3）用ClO2將CN—氧化,生成兩種無毒氣體，該氣體為氮氣和二氧化碳，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平，離子反應方程式為2ClO2+2CN-=N2↑+ 2CO2↑+2Cl-。

（4）①用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO2，ClO2將加入的碘化鉀氧化為I2，自身被還原成ClO2-，離子方程式為：2ClO2+2I-=2ClO2- + I2 ；

②加入一定量 Na2S2O3 溶液，發(fā)生反應2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，使I2還原為I-，藍色會消失，所以確定操作Ⅱ恰好完全反應的現(xiàn)象是錐形瓶溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘不復原；

③由化學反應得關系式：

S2O32-～I-～ClO2

1 1

1.0×10-3 mol/L×0.01L 1.0×10-5mol

m（ClO2）=n（ClO2）×M（ClO2）=1.0×10-5mol×67.5×103mgmol-1=0.675mg

由于水樣為 1L，所以 ClO2 的濃度為0.675mg÷1L=0.675 mgL-1。