Question

【題目】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。與Cl2比，ClO2不但具有更顯著的殺菌能力，而且不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有潛在危害的有機(jī)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(duì)人體不利的亞氯酸根離子

（ClO2－）。2001年我國(guó)衛(wèi)生部規(guī)定，飲用水中ClO2－的含量應(yīng)不超過0.2mg·L－1。

飲用水中ClO2、ClO2－的含量可用連續(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－還原成Cl－。

反應(yīng)生成的I2用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定： Na2S2O3＋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VmL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cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液V1mL。

步驟5：______________________。

步驟6：再用cmol·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)得該飲用水樣中ClO2－濃度為_____________mol·L－1用含字母的代數(shù)式表示）

④若飲用水中ClO2－的含量超標(biāo)，可向其中加入適量的Fe2＋將ClO2－還原成Cl－，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是___________（填化學(xué)式）。

Answer 1

【答案】方法二制備的ClO2中不含Cl2 ClO2－＋4H＋＋4I－＝Cl－＋2I2＋2H2O 調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0 Fe(OH)3

【解析】

(1)更適合用于飲用水的消毒從是否產(chǎn)生污染判斷；

(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求飲用水樣中的ClO2-的濃度可以用關(guān)系式法以碘單質(zhì)為橋梁正確的找準(zhǔn)ClO2-與Na2S2O3的關(guān)系；

④Fe2+將ClO2-還原成Cl-，Fe2+被氧化為鐵離子，結(jié)合反應(yīng)物不難得出答案。

(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。

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

③由 2ClO2+2I－→2ClO2－+I2和Na2S2O3＋I2＝Na2S4O6＋2NaI得： 2ClO2－ ~ Na2S2O3

n(ClO2－) = 2 c×；

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

n(ClO2－)總= ；

原水樣中ClO2－濃度＝mol/L＝ mol/L；

④根據(jù)反應(yīng)：4Fe2＋+ClO2－+2H2O→4Fe3＋+Cl－+4OH－，Fe3＋+ OH－→Fe(OH)3所以氧化產(chǎn)物為Fe(OH)3。