Question

3．二氧化氯（ClO₂）氣體是一種常用高效的自來水消毒劑．
（1）KC10₃和濃鹽酸在一定溫度下反應會生成Cl0₂，反應方程為2KCl0₃十4HCl（濃）═2KCl+2Cl0₂↑+Cl₂↑+2H₂0，濃鹽酸在該反應中表現(xiàn)出的性質是還原性和酸性．
（2）實驗室常用KCl0₃．草酸（H₂C₂0₄）和稀硫酸制備C10₂．該反應中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物物質的量之比為1：1
（3）將Cl0₂通入到硫化氫溶液中，然后加入少量的稀鹽酸酸化的氯化鋇溶液，發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成．寫出二氧化氯與硫化氫溶液反應的離子方程式5H₂S+8ClO₂+4H₂O=18H⁺+5SO₄^2-+8Cl^-
（4）C10₂和Cl₂在消毒時自身均被還原為Cl^一，則常溫常壓下，等體積的C10₂的消毒能力是Cl₂的2.5倍．
（5）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（不同pH環(huán)境中粒子種類如圖所示），步驟如下：
Ⅰ．取一定體積的水樣，加入一定量的碘化鉀，再將反應后溶液調至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍．
Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂0₃溶液．（己知：2S₂O${\;}_{3}^{2-}$+I₂═SO+2I^-）
Ⅲ．加硫酸調節(jié)水樣pH至1--3．
請問答：
①操作I中反應的離子方程式是2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂
②在操作III過程中，溶液又呈藍色，反應的離子方程式是ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O
③若水樣的體積為1.0L，在操作II時消耗了1.0×10^-3mol•L^一1，的Na₂S₂0₃溶液10mL．則水樣中Cl0₂的濃度是0.675 mg•L^一1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)KClO₃和濃鹽酸反應的方程式可知，濃鹽酸中部分氯元素的化合價從-1升為0價，還有部分生成氯化鉀；
（2）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性條件下反應生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，發(fā)生氧化還原反應，結合質量守恒可書寫化學方程式，結合方程式判斷氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質的量之比；
（3）硫酸鋇難溶于鹽酸，即反應生成硫酸鋇，C1O₂通入到硫化氫溶液中，生成了硫酸根，根據(jù)電子得失守恒書寫離子反應方程式即可；
（4）C1O₂和Cl₂在消毒時自身均被還原為Cl^-，每molC1O₂被還原為Cl^-，要得5mol電子，每molC1₂被還原為Cl^-，要得2mol電子，根據(jù)電子轉移數(shù)目相等答題；
（5）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；
③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）根據(jù)KC1O₃和濃鹽酸反應的方程式可知，濃鹽酸中部分氯元素的化合價從-1升為0價，還有部分生成氯化鉀，所以濃鹽酸在該反應中表現(xiàn)出的性質是還原性和酸性，
故答案為：還原性和酸性；
（2）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性條件下反應生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，反應的方程式為2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O，氧化產(chǎn)物為CO₂，還原產(chǎn)物為ClO₂，二者物質的量之比為1：1；
故答案為：1：1；
（3）硫酸鋇難溶于鹽酸，即反應生成硫酸鋇，ClO₂通入到硫化氫溶液中，生成了硫酸根，所以離子反應方程式為：5H₂S+8ClO₂+4H₂O=18H⁺+5SO₄^2-+8Cl^-，
故答案為：5H₂S+8ClO₂+4H₂O=18H⁺+5SO₄^2-+8Cl^-；
（4）molC1O₂和Cl₂在消毒時自身均被還原為Cl^-，每molC1O₂被還原為Cl^-，要得5mol電子，每molC1₂被還原為Cl^-，要得2mol電子，根據(jù)電子轉移數(shù)目相等可知等體積的C1O₂的消毒能是Cl₂的2.5倍，
故答案為：2.5；
（5）①用氫氧化鈉溶液調至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO₂，ClO₂將加入的碘化鉀氧化為I₂，自身被還原成ClO₂^-，離子方程式為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂，
故答案為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂；
②由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂，離子方程式為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
③S₂O₃^2-～～～～I^-～～～～ClO₂              
             1           1         1
   1.0×10^-3 mol/L×0.01L          1.0×10^-5mol
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=1.0×10^-5mol×67.5×10³mg•mol^-1=0.675mg
由于水樣為 1L，所以 ClO₂ 的濃度為$\frac{0.675mg}{1L}$=0.675 mg•L^-1，
故答案為：0.675．

點評 本題考查了物質含量測定計算及物質的性質，為高頻考點，注意把握題目所給信息判斷可能的反應、氧化還原反應應用以及關系式法計算為解答該題的關鍵，答題時注意體會方法及知識的遷移應用，題目難度中等．