Question

【題目】二氧化氯(ClO2)可用于自來水消毒。以粗鹽為原料生產ClO2的工藝主要包括：①粗鹽精制；②電解微酸性NaCl溶液；③ClO2的制取。工藝流程如下圖，其中反應Ⅲ制取ClO2的化學方程式為2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。

（1）試劑X是________(填化學式)；操作A的名稱是________。

（2）分析上述流程，寫出反應Ⅱ的化學方程式：________________________________。

（3）用ClO2處理過的飲用水常含有一定量有害的ClO2-。我國規定飲用水中ClO2-的含量應不超過0.2 mg·L－1。測定水樣中ClO2、ClO2-的含量的過程如下：

①量取20 mL水樣加入到錐形瓶中，并調節水樣的pH為7.0～8.0。

②加入足量的KI晶體。此過程發生反應2ClO2＋2I－=2 ClO2-＋I2。

③加入少量淀粉溶液，再向上述溶液中滴加1×10－3 mol·L－1 Na2S2O3溶液至溶液藍色剛好褪去，消耗Na2S2O3溶液5.960 mL。此過程發生反應：2S2O32-＋I2=S4O62-＋2I－。

④調節溶液的pH≤2.0，此過程發生反應ClO2-＋4H＋＋4I－=Cl－＋2I2＋2H2O。

⑤再向溶液中滴加1×10－3 mol·L－1 Na2S2O3溶液至藍色剛好褪去，消耗Na2S2O3溶液24.00 mL。根據上述數據計算并判斷該水樣中ClO2-的含量是否超過國家規定____。

Answer 1

【答案】Na2CO3 過濾 NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑ 未超過國家規定

【解析】

以粗鹽為原料生產ClO2的工藝主要包括：①粗鹽精制；②電解微酸性NaCl溶液；③ClO2的制取。根據流程圖，粗鹽水中加入氫氧化鈉除去鎂離子，再加入試劑X除去鈣離子生成碳酸鈣，因此X為碳酸鈉，過濾后得到氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀；用適量鹽酸調節溶液的酸性，除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉得到純凈的氯化鈉溶液，反應Ⅱ電解氯化鈉溶液生成氫氣和NaClO3，加入鹽酸，發生反應Ⅲ2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O，得到ClO2。據此分析解答。

(1)根據上述分析，試劑X碳酸鈉，操作A為過濾，故答案為：Na2CO3；過濾；

(2)由題意已知條件可知，反應Ⅱ中生成NaClO3和氫氣，反應的化學方程式為NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑，故答案為：NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑；

(3)由 2ClO2+2I-→2ClO2-+I2 和2S2O32-＋I2=S4O62-＋2I-，得ClO2-～Na2S2O3，n(ClO2-)= n(S2O32-)==5.96×10-6mol；由ClO2-+4H++4I-=Cl-+2I2+2H2O 和2S2O32-＋I2=S4O62-＋2I－，得ClO2-～4Na2S2O3，n(ClO2-)總= n(S2O32-)=×=6.0×10-6mol，原水樣中ClO2-的物質的量=6.0×10-6mol-5.96×10-6mol=0.04×10-6mol，原水樣中ClO2-的濃度為×1000mL/L×67.5g/mol×1000mg/g=0.135 mg·L－1＜0.2 mg·L－1，未超過國家規定，故答案為：未超過國家規定。