Question

二氧化氯（ClO₂）是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑．比Cl₂更好．
（1）在ClO₂的制備方法中，有下列兩種制備方法：
方法一：2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O
方法二：2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄=2ClO₂↑+Na₂SO₄+O₂↑+2H₂O
用方法二制備的ClO₂更適合用于飲用水消毒，其主要原因是

 

．
（2）用ClO₂處理過(guò)的飲用水（pH 5.5～6.5）常含有一定量對(duì)人體不利的亞氯酸根離子（ClO₂^-）．
飲用水中的ClO₂、ClO₂^-含量可用連續(xù)碘量法進(jìn)行測(cè)定．ClO₂被I^-還原為ClO₂^-、Cl^-的轉(zhuǎn)化率與溶液pH的關(guān)系如圖所示．當(dāng)pH≤2.0時(shí)，ClO₂^-也能被I^-完全還原為Cl^-．反應(yīng)生成的I₂用標(biāo)準(zhǔn)Na₂S₂O₃溶液滴定；2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
①請(qǐng)寫出pH≤2.0時(shí)ClO₂^-與I^-反應(yīng)的離子方程式

 

．
②請(qǐng)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟：
步驟1：準(zhǔn)確量取V mL水樣加入到錐形瓶中．
步驟2：調(diào)節(jié)水樣的pH為7.0～8.0．
步驟3：加入足量的KI晶體．
步驟4：加入少量淀粉溶液，用c mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃溶液V₁mL．
步驟5：

 

．
步驟6：再用c mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
③根據(jù)上述分析數(shù)據(jù)，測(cè)得該飲用水中ClO₂^-的濃度為

 

mol?L^-1（用含字母的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),氯、溴、碘及其化合物的綜合應(yīng)用,探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)題,元素及其化合物

分析：（1）由信息可知，ClO₂是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑，比Cl₂更好，方法一生成氯氣，而方法二生成氧氣；
（2）①根據(jù)題意ClO₂^-與I^-反應(yīng)在酸性條件進(jìn)行，產(chǎn)物為I₂和Cl^-，根據(jù)質(zhì)量守恒可寫出離子方程式；
②題目信息提示用的是連續(xù)碘量法進(jìn)行測(cè)定，步驟6又用Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，說(shuō)明步驟5中有碘生成，結(jié)合pH≤2.0時(shí)，ClO₂^-與I^-反應(yīng)的離子方程式可判斷出調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0；
③由2ClO₂+2I^-→2ClO₂^-+I₂和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI可知存在關(guān)系式為2ClO₂^-～Na₂S₂O₃，由ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI可知存在關(guān)系式為ClO₂^-～2Na₂S₂O₃，以此計(jì)算飲用水樣中的ClO₂^-的濃度．

解答： 解：（1）根據(jù)兩種方法中的反應(yīng)方程式可以看出，方法一制得的ClO₂中含有Cl₂，會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有潛在危害的有機(jī)氯代物，而方法二制備的ClO₂中不含有Cl₂，所以用方法二制備的ClO₂更適合用于飲用水的消毒，
故答案為：方法二制備的ClO₂中不含Cl₂；
（2）①ClO₂^-與I^-反應(yīng)在酸性條件進(jìn)行，產(chǎn)物為I₂和Cl^-，由電子守恒及質(zhì)量守恒可知離子方程式為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O；
②根據(jù)曲線圖示在pH≤2.0時(shí)，ClO₂被I^-還原只生成Cl^-，pH≥7.0時(shí)，ClO₂被I^-還原只生成ClO₂^-；而用ClO₂處理過(guò)的飲用水，其pH為5.5～6.5，所以其中既含有ClO₂，又含有ClO₂^-，若將溶液的pH調(diào)節(jié)為7.0～8.0，則第一階段滴定時(shí)只是ClO₂被I^-還原只生成ClO₂^-，溶液的ClO₂^-沒(méi)有被I^-還原，所以第二階段滴定前應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0，使ClO₂^-與I^-反應(yīng)，以測(cè)定樣品水樣中亞氯酸根離子的含量，所以步驟5為調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0，
故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0；
③由 2ClO₂+2I^-→2ClO₂^-+I₂ 和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
     得：2ClO₂^-～Na₂S₂O₃
           2      1
       n（ClO₂^-） cmol/L×v₁×10^-3L         
則n（ClO₂^-）=0.002cV₁mol，
由ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O 和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
得：ClO₂^-～2Na₂S₂O₃
       1      2
n（ClO₂^-）_總 cmol/L×v₂×10^-3L              
n（ClO₂^-）_總=

1

2

×0.001cV₂mol=0.0005cV₂mol，
原水樣中ClO₂^-濃度=

0.0005cV1mol-0.002cV2mol

V×0.001L

=

c(V2-4V1)

4V

mol/L，
故答案為：

c(V2-4V1)

4V

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及含量的測(cè)定，為高頻考點(diǎn)，把握制備的反應(yīng)原理及測(cè)定含量發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的綜合考查，注意連續(xù)碘量法測(cè)定含量時(shí)存在的關(guān)系式，題目難度中等，計(jì)算飲用水樣中的ClO₂^-的濃度為解答的難點(diǎn)．