Question

（10分）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

            比，ClO₂不但具有更顯著的殺菌能力，而且不會產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更適合用于飲用水的消毒，其主要原因是                。

         （2）用ClO₂處理過的飲用水（pH為5.5~6.5）常含有一定量對人體不利的亞氯酸根離子

              （ClO₂^－）。2001年我國衛生部規定，飲用水中ClO₂^－的含量應不超過0.2mg·L^－1 。

              飲用水中ClO₂、ClO₂^－的含量可用連續碘量法進行測定。

              ClO₂被I^－還原為ClO₂^－、Cl^－的轉化率與溶液pH的關系

              如右圖所示。

               當pH≤2.0時，ClO₂^－也能被I^－還原成Cl^－。

               反應生成的I₂ 用標準Na₂S₂O₃溶液滴定：

                  Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI

               ①請寫出pH≤2.0時，ClO₂^－與I^－反應的離子方程式                        。

               ②請完成相應的實驗步驟：

                 步驟1：準確量取VmL水樣加入到錐形瓶中。

                 步驟2：調節水樣的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cmol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃

溶液V₁mL。

                 步驟5：                        。

                 步驟6：再用cmol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL。

              ③根據上述分析數據，測得該飲用水樣中ClO₂^－濃度為              mol·L^－1

                          （用含字母的代數式表示）

              ④若飲用水中ClO₂^－的含量超標，可向其中加入適量的Fe^2＋將ClO₂^－還原成Cl^－，

                該反應的氧化產物是             （填化學式）。

Answer 1

（1）方法二制備的ClO₂中不含Cl₂

     （2） ①ClO₂^－＋4H^＋＋4I^－＝Cl^－＋2I₂＋2H₂O  ②調節溶液的pH≤2.0

③c(V₂－4V₁)/4V    ④Fe(OH)₃

解析:

（1）根據兩種方法中的反應方程式可以看出，方法一制得的ClO₂中含有Cl₂，

              會產生對人體有潛在危害的有機氯代物，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。

（2）①pH≤2.0時，溶液顯酸性，所以ClO₂^－與I^－反應的離子方程式為：

       ClO₂^－＋4H^＋＋4I^－＝Cl^－＋2I₂＋2H₂O

②根據曲線圖示在pH≤2.0時， ClO₂被I^－還原只生成Cl^－，pH≥7.0時，

ClO₂被I^－還原只生成ClO₂^－；而用ClO₂處理過的飲用水，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調節為7.0~8.0，則第

一階段滴定時只是ClO₂被I^－還原只生成ClO₂^－，溶液的ClO₂^－沒有被I^－還原，

所以第二階段滴定前應調節溶液的pH≤2.0，使ClO₂^－與I^－反應，以測定樣品

水樣中亞氯酸根離子的含量。

③由 2ClO₂ +2I^－→2ClO₂^－+I₂ 和Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI

     得：   2ClO₂^－   ~  Na₂S₂O₃

           n(ClO₂^－)    c×V₁/1000    n(ClO₂^－)＝2 c×V₁/1000  

由ClO₂^－＋4H^＋＋4I^－＝Cl^－＋2I₂＋2H₂O 和Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI

得：   ClO₂^－  ~  2Na₂S₂O₃

n(ClO₂^－)總    c×V₂/1000     n(ClO₂^－)總＝1/2 c×V₂/1000

原水樣中ClO₂^－濃度＝[ 1/2 c×V₂/1000－2 c×V₁/1000]/V/1000

                 ＝c(V₂－4V₁)/4V

④根據反應：4Fe^2＋+ClO₂^－+2H₂O→4Fe^3＋+Cl^－+4OH^－，Fe^3＋+ OH^－→Fe(OH)₃

   所以氧化產物為Fe(OH)₃、（FeCl₃）