Question

【題目】用二氧化氯（ClO2）、高鐵酸鈉（Na2FeO4，摩爾質(zhì)量為166g/mol）等新型凈水劑替代傳統(tǒng)的凈水劑Cl2對(duì)淡水進(jìn)行消毒是城市飲用水處理新技術(shù)。ClO2和Na2FeO4在水處理過(guò)程中分別被還原為Cl－和Fe3+。

（1）Na2FeO4之所以能凈水、殺菌、消毒，原因是 。

（2）已知二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的有毒氣體，其熔點(diǎn)為－59℃，沸點(diǎn)為11.0℃，易溶于水。工業(yè)上用稍潮濕的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃時(shí)反應(yīng)制得。用下圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO2。

①A中反應(yīng)產(chǎn)物有K2CO3、ClO2等，請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)方程式 。

②A部分還應(yīng)添加溫度控制裝置，如水浴加熱或酒精燈、溫度計(jì)，B部分還應(yīng)補(bǔ)充的裝置為 （說(shuō)明原因）。

③該裝置按②補(bǔ)充完整后，裝置A、B、C中還有一處設(shè)計(jì)明顯不合理的是 （填“A”“B”或“C”），請(qǐng)畫(huà)出正確的裝置圖。

④ClO2需隨用隨制，產(chǎn)物用水吸收得到ClO2溶液。為測(cè)定所得溶液中ClO2的含量，進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：

步驟1：準(zhǔn)確量取ClO2溶液10ml，稀釋成100ml試樣；量取V1ml試樣加入錐形瓶中；

步驟2：調(diào)節(jié)試樣的pH≤2.0，加入足量的KI晶體，靜置片刻；

步驟3：加入淀粉指示劑，用cmol/LNa2S2O3溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液V2ml。（已知2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI）

步驟2的目的 （用離子方程式表示）。當(dāng) 時(shí)，可以判斷此滴定操作達(dá)到終點(diǎn)；由以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算原ClO2溶液的濃度為 g/L（用含字母的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】（1）①具有強(qiáng)氧化性（1分）②還原產(chǎn)物Fe3+發(fā)生水解生成Fe(OH)3膠體，能吸附懸浮物（1分）

（2）①2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O

②冰水�。ɑ蚶渌��。�（1分）因?yàn)镃lO2的沸點(diǎn)低，有利于凝聚收集（1分）

③C（1分）用球形干燥管（或者其他合理答案，例如防倒吸）（1分）

④8H++2ClO2+10I－=5I2+2Cl－+4H2O 溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不變色 135cV2/V1gL-1

【解析】

試題分析：（1）+6價(jià)具有氧化性，所以Na2FeO4之所以能凈水、殺菌、消毒，原因是①Na2FeO4具有強(qiáng)氧化性，起到殺菌、消毒的作用，②還原產(chǎn)物Fe3+發(fā)生水解生成Fe(OH)3膠體，能吸附懸浮物，達(dá)到凈水的目的。

（2）①根據(jù)題意，工業(yè)上用稍潮濕的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃時(shí)反應(yīng)制得ClO2，A中反應(yīng)產(chǎn)物有K2CO3、ClO2等，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O。

②該實(shí)驗(yàn)的目的是模擬工業(yè)制取及收集ClO2，B裝置是收集ClO2的裝置，ClO2的熔點(diǎn)為－59℃，沸點(diǎn)為11.0℃，根據(jù)ClO2的性質(zhì)，因?yàn)镃lO2的沸點(diǎn)低，有利于凝聚收集，所以B部分還應(yīng)補(bǔ)充的裝置為冰水浴。

③C裝置是尾氣吸收裝置，因?yàn)镃lO2易溶于水，所以C處設(shè)計(jì)不合理；應(yīng)該在導(dǎo)氣管的末端接上用球形干燥管來(lái)防止倒吸。

④二氧化氯具有氧化性，能把碘化鉀氧化生成單質(zhì)碘，自身被還原為氯氣，反應(yīng)的方程式為8H++2ClO2+ 10I－=5I2+2Cl－+4H2O；由于碘遇淀粉顯藍(lán)色，所以終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是滴加到最后一滴時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不變色；設(shè)原ClO2溶液的濃度為x，根據(jù)離子方程式列關(guān)系式，則

2ClO2～5I2～～～～～～～～～～10Na2S2O3

2mol 10mol

（10-2x×V1×10-3）÷0.1 mol 1×10-3cV2mol

解得x＝135cV2/V1gL-1