Question

【题目】自来水是自然界中的淡水经过絮凝、沉淀、过滤、消毒等工艺处理后得到的。常用的自来水消毒剂有二氧化氯（ClO2）和高铁酸钾（K2FeO4）等。

（1）某研究小组用下图装置制备少量ClO2（夹持装置已略去）。

资料：ClO2常温下为易溶于水而不与水反应的气体，水溶液呈深黄绿色，11℃时液化成红棕色液体。以NaClO3和HCl的乙醇溶液为原料制备ClO2的反应为2NaClO3 + 4HCl= 2ClO2↑+ Cl2↑+ 2NaCl + 2H2O。

①冰水浴的作用是____________。

② NaOH溶液中发生的主要反应的离子方程式为________________。

（2）将ClO2水溶液滴加到KI溶液中，溶液变棕黄；再向其中加入适量CCl4，振荡、静置，观察到____，证明ClO2具有氧化性。

（3）ClO2在杀菌消毒过程中会产生副产物亚氯酸盐（ClO2-），需将其转化为Cl-除去。下列试剂中，可将ClO2-转化为Cl-的是_____________________（填字母序号）。

a. FeSO4 b. O3 c. KMnO4 d. SO2

（4）K2FeO4是一种新型、绿色的多功能净水剂，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等性能为一体。实验室制备K2FeO4的方法如下：在冰水浴中，向KClO和KOH的混合溶液中少量多次加入硝酸铁，并不断搅拌。

①上述制备K2FeO4反应的离子方程式为______________________。

②净水过程中，K2FeO4起到吸附、絮凝作用的原理是____________。

Answer 1

【答案】分离Cl2和ClO2 Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 溶液分层，下层为紫色 ad 3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O 净水过程中，FeO42-发挥氧化作用，被还原成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，起到吸附、絮凝作用

【解析】

（1）①根据反应2NaClO3 + 4HCl= 2ClO2↑+ Cl2↑+2NaCl+2H2O 可知，制备ClO2的同时生成氯气，利用ClO2 11℃时液化成红棕色液体，可用冰水浴将Cl2和ClO2分离，获得纯净的ClO2，

答案为：分离Cl2和ClO2；

② NaOH溶液为尾气处理装置，作用是吸收产生的氯气，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，

答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O

（2）向混合后的溶液中加入适量CCl4，振荡、静置，CCl4密度比水大，且不溶于水，若观察到溶液分层，且下层为紫色，说明溶液中生成碘单质，进一步说明将ClO2水溶液滴加到KI溶液中发生反应，碘离子由-1价变为0价，化合价升高被氧化，则证明ClO2具有氧化性。

答案为：溶液分层，下层为紫色；

（3）需将ClO2-其转化为Cl-除去，氯元素的化合价从+3价变为-1价，化合价降低得电子，被还原，需要加入还原剂，

a. FeSO4中亚铁离子具有还原性，可以做还原剂，故a符合；

b. O3具有强氧化性，故b不符合；

c. KMnO4具有强氧化性，故c不符合；

d. SO2具有还原性，可以做还原剂，故d符合；

答案为ad；

（4）K2FeO4是一种新型、绿色的多功能净水剂，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等性能为一体。实验室制备K2FeO4的方法如下：在冰水浴中，向KClO和KOH的混合溶液中少量多次加入硝酸铁，并不断搅拌。

①在冰水浴中，向KClO和KOH的混合溶液中少量多次加入硝酸铁，生成高铁酸钾，Fe3+从+3价升高到+6价的FeO42-，失去3个电子，ClO-中氯元素从+1价变为-1价的氯离子，得到2个电子，最小公倍数为6，则ClO-和Cl-的系数为3，Fe3+和FeO42-系数为2，根据物料守恒，可得离子方程式为3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O，

答案为：3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

②净水过程中，FeO42-发挥氧化作用，被还原成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，起到吸附、絮凝作用，

答案为：净水过程中，FeO42-发挥氧化作用，被还原成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，起到吸附、絮凝作用。