Question

【题目】用二氧化氯（ClO2）、高铁酸钠（Na2FeO4，摩尔质量为166g/mol）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl－和Fe3+。

（1）Na2FeO4之所以能净水、杀菌、消毒，原因是 。

（2）已知二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的有毒气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得。用下图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2。

①A中反应产物有K2CO3、ClO2等，请写出反应方程式 。

②A部分还应添加温度控制装置，如水浴加热或酒精灯、温度计，B部分还应补充的装置为 （说明原因）。

③该装置按②补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是 （填“A”“B”或“C”），请画出正确的装置图。

④ClO2需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量，进行了下列实验：

步骤1：准确量取ClO2溶液10ml，稀释成100ml试样；量取V1ml试样加入锥形瓶中；

步骤2：调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；

步骤3：加入淀粉指示剂，用cmol/LNa2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2ml。（已知2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI）

步骤2的目的 （用离子方程式表示）。当 时，可以判断此滴定操作达到终点；由以上数据可以计算原ClO2溶液的浓度为 g/L（用含字母的代数式表示）。

Answer 1

【答案】（1）①具有强氧化性（1分）②还原产物Fe3+发生水解生成Fe(OH)3胶体，能吸附悬浮物（1分）

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

②冰水浴（或冷水浴）（1分）因为ClO2的沸点低，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 溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色 135cV2/V1gL-1

【解析】

试题分析：（1）+6价具有氧化性，所以Na2FeO4之所以能净水、杀菌、消毒，原因是①Na2FeO4具有强氧化性，起到杀菌、消毒的作用，②还原产物Fe3+发生水解生成Fe(OH)3胶体，能吸附悬浮物，达到净水的目的。

（2）①根据题意，工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得ClO2，A中反应产物有K2CO3、ClO2等，则发生反应的化学方程式为2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O。

②该实验的目的是模拟工业制取及收集ClO2，B装置是收集ClO2的装置，ClO2的熔点为－59℃，沸点为11.0℃，根据ClO2的性质，因为ClO2的沸点低，有利于凝聚收集，所以B部分还应补充的装置为冰水浴。

③C装置是尾气吸收装置，因为ClO2易溶于水，所以C处设计不合理；应该在导气管的末端接上用球形干燥管来防止倒吸。

④二氧化氯具有氧化性，能把碘化钾氧化生成单质碘，自身被还原为氯气，反应的方程式为8H++2ClO2+ 10I－=5I2+2Cl－+4H2O；由于碘遇淀粉显蓝色，所以终点的实验现象是滴加到最后一滴时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色；设原ClO2溶液的浓度为x，根据离子方程式列关系式，则

2ClO2～5I2～～～～～～～～～～10Na2S2O3

2mol 10mol

（10-2x×V1×10-3）÷0.1 mol 1×10-3cV2mol

解得x＝135cV2/V1gL-1