Question

15．ClO₂氣體是一種常用的消毒劑，近幾年我國用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，由此說明ClO₂具有氧化性．
（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+K₂SO₄．
（3）自來水廠用ClO₂處理后的水中，要求ClO₂的濃度在0.1～0.8mg•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：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-）
Ⅲ．加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1～3．
操作時(shí)，不同pH環(huán)境中粒子種類如圖所示：
請回答：
①操作Ⅰ中反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+2I^-═2ClO₂^-+I₂．
②確定操作Ⅱ完全反應(yīng)的現(xiàn)象是藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色．
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ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．
④若水樣的體積為1.0L，在操作Ⅱ時(shí)消耗了1.0×10^-3 mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10mL，則水樣中ClO₂的濃度是0.675mg•L^-1．

Answer 1

分析 （1）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，F(xiàn)e、Mn元素的化合價(jià)升高，則Cl元素的化合價(jià)降低；
（2）Cl元素的化合價(jià)由+5價(jià)降低為+4價(jià)，則S元素的化合價(jià)升高，結(jié)合電子守恒及原子守恒分析；
（3）①操作I中發(fā)生ClO₂、I^-的氧化還原反應(yīng)；
②加入一定量的Na₂S₂O₃溶液，由2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，完全反應(yīng)時(shí)不存在單質(zhì)碘；
③酸性溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，ClO₂^-表現(xiàn)氧化性被還原為氯離子；
④根據(jù)關(guān)系式ClO₂～I(xiàn)^-～S₂O₃^2-先計(jì)算出ClO₂的物質(zhì)的量，然后再計(jì)算出濃度．

解答 解：（1）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，F(xiàn)e、Mn元素的化合價(jià)升高，則Cl元素的化合價(jià)降低，可說明ClO₂具有氧化性，
故答案為：氧化；
（2）Cl元素的化合價(jià)由+5價(jià)降低為+4價(jià)，則S元素的化合價(jià)升高，結(jié)合電子守恒及原子守恒可知還生成K₂SO₄，故答案為：K₂SO₄；
（3）①操作I中發(fā)生ClO₂、I^-的氧化還原反應(yīng)，其離子反應(yīng)為2ClO₂+2I^-═2ClO₂^-+I₂，加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)，故答案為：2ClO₂+2I^-═2ClO₂^-+I₂；
②加入一定量的Na₂S₂O₃溶液，由2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，完全反應(yīng)時(shí)不存在單質(zhì)碘，則操作Ⅱ完全反應(yīng)的現(xiàn)象是藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色，
故答案為：藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色；
③酸性溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，離子反應(yīng)為ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
④操作Ⅱ時(shí)消耗了1.0×10^-3 mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10mL，其物質(zhì)的量為1.0×10^-3 mol/L×0.01L，
     ClO₂ ～I(xiàn)^-～S₂O₃^2-
     1           1
1.0×10^-5mol  1.0×10^-3 mol/L×0.01L
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=1.0×10^-5mol×67.5×10³mg•mol^-1=0.675mg，
由于水樣的體積為1.0L，所以 ClO₂ 的濃度為$\frac{0.675mg}{1L}$=0.675 mg•L^-1，
故答案為：0.675．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)含量的測定實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的氧化還原反應(yīng)、關(guān)系式法的計(jì)算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的綜合考查，題目難度中等．