Question

ClO₂氣體是一種常用的消毒劑，我國從2000年起逐步用ClO₂代替氯氣對飲用水進行消毒．
（1）工業(yè)上可以通過下列方法制取ClO₂，請完成該化學反應方程式：
2KClO₃+SO₂=2ClO₂+

 

．
（2）自來水廠用ClO₂處理后的水中，要求ClO₂的濃度在0.1～0.8mg?L^-1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，加入一定量的碘化鉀，再用氫氧化鈉溶液調至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍．
Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂O₃溶液．（已知：2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-）
Ⅲ．加硫酸調節(jié)水樣pH至1～3．
操作時，不同pH環(huán)境中粒子種類如圖所示：
請回答：
①操作Ⅰ中反應的離子方程式是

 

．
②確定操作Ⅱ完全反應的現(xiàn)象是

 

．
③在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍色，反應的離子方程式是

 

．
④若水樣的體積為1.0L，在操作Ⅱ時消耗了1.0×10^-3 mol?L^-1的Na₂S₂O₃溶液10mL，則水樣中ClO₂的濃度是

 

mg?L^-1．

Answer 1

考點：氯、溴、碘及其化合物的綜合應用

專題：鹵族元素

分析：（1）反應中Cl元素化合價降低，則二氧化硫中S元素化合價升高，應生成硫酸鹽，結合原子守恒確定缺項物質；
（2）①用氫氧化鈉溶液調至中性，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^-，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發(fā)生反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-；
③由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂與淀粉結合再次出現(xiàn)藍色，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
④根據(jù)關系S₂O₃^2-～I^-～ClO₂先計算出ClO₂的物質的量，然后再計算出濃度．

解答： 解：（1）反應中Cl元素化合價降低，則二氧化硫中S元素化合價升高，應生成硫酸鹽，結合原子守恒確定缺項物質為K₂SO₄，
故答案為：K₂SO₄；
（2）①用氫氧化鈉溶液調至中性，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，故答案為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發(fā)生反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-，故藍色會消失，故答案為：藍色消失，半分鐘內不變色；
③由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂，離子方程式為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
④反應的關系式為  S₂O₃^2-～I^-～ClO₂              
                  1      1     1
   1.0×10^-3 mol/L×0.01L      1.0×10^-5mol
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=1.0×10^-5mol×67.5×10³mg?mol^-1=0.675mg
由于水樣為 1L，所以 ClO₂ 的濃度為

0.675mg

1L

=0.675 mg?L^-1
故答案為：0.675．

點評：本題以ClO₂氣體消毒劑為載體，考查氧化還原反應，側重于學生的分析、計算能力的考查，比較基礎，注意根據(jù)化合價變化判斷氧化還原反應基本概念．