Question

【題目】ClO2氣體是一種常用的消毒劑，我國從2 000年起逐步用ClO2代替氯氣對飲用水進(jìn)行消毒。

（1）消毒水時(shí)，ClO2還可將水中的Fe2＋、Mn2＋等轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3和MnO2等難溶物除去，在這個(gè)過程中，F(xiàn)e2＋、Mn2＋的化合價(jià)升高，說明ClO2具有__________性。

（2）工業(yè)上可以通過下列方法制取ClO2，請完成該化學(xué)反應(yīng)方程式：

2KClO3＋SO2=2ClO2＋__________。

（3）使Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，是放熱反應(yīng)，當(dāng)1 mol Cl2參與反應(yīng)時(shí) 釋放145 kJ的熱量，寫出這個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________。

（4）自來水廠用ClO2處理后的水中，要求ClO2的濃度在0．1～0．8 mg·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(diào)至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)。

Ⅱ．加入一定量的Na2S2O3溶液。(已知：2S2O＋I(xiàn)2=S4O＋2I－)

Ⅲ．加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1～3。

操作時(shí)，不同pH環(huán)境中粒子種類如下圖所示：

請回答：

①操作Ⅰ中反應(yīng)的離子方程式是___________________。

②確定操作Ⅱ完全反應(yīng)的現(xiàn)象是___________________。

③在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍(lán)色，反應(yīng)的離子方程式是___________________。

④若水樣的體積為1．0L，在操作Ⅱ時(shí)消耗了1．0×10－3mol·L－1的Na2S2O3溶液10mL，則水樣中ClO2的濃度是________mg·L－1。

Answer 1

【答案】（1）氧化 （2）K2SO4

（3）2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)＝4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290 kJ·mol－1

①2ClO2＋2I－＝2ClO2－＋I(xiàn)2

②藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不變色

③ClO2－＋4I－＋4H＋＝Cl－＋2I2＋2H2O④0．675

【解析】

試題分析：（1）Fe2＋、Mn2＋化合價(jià)都升高，說明ClO2作氧化劑；

（2）ClO3－中Cl的化合價(jià)由＋5價(jià)→＋4價(jià)，化合價(jià)降低，則SO2中S的化合價(jià)應(yīng)升高，即轉(zhuǎn)化成＋6價(jià)，根據(jù)原子守恒，則應(yīng)為K2SO4；

（3）①因?yàn)榈矸圩兯{(lán)，說明有I2生成，根據(jù)不同pH的環(huán)境中粒子種類圖，中性溶液Cl以ClO2－存在，ClO2＋I－→I2＋ClO2－，根據(jù)化合價(jià)升降法配平，即2ClO2＋2I－=2ClO2－＋I2；

②操作II是滴定實(shí)驗(yàn)，滴定到終點(diǎn)的現(xiàn)象是藍(lán)色消失，且半分鐘不變色；

③III中pH調(diào)節(jié)至1～3時(shí)，Cl以Cl－形式存在，溶液又變藍(lán)，說明生成I2，ClO2－作氧化劑，因此有ClO2－＋I－→Cl－＋I2，根據(jù)化合價(jià)升降法配平，ClO2－＋4I－→Cl－＋2I2，因?yàn)槿芤猴@酸性，H＋作反應(yīng)物參加反應(yīng)，因此有ClO2－＋4I－＋4H＋=Cl－＋2I2＋2H2O；

④根據(jù)離子反應(yīng)方程式為：2ClO2～I2～2S2O32－，因此有n（ClO2）=n（S2O32－）=10×10－3×1.0×10－3×67.5mol，即濃度為10×10－3×1.0×10－3×67.5×103/1mg·L－1=0.675 mg·L－1。