题目内容

3.二氧化氯(ClO2)气体是一种常用高效的自来水消毒剂.
(1)KC103和浓盐酸在一定温度下反应会生成Cl02,反应方程为2KCl03十4HCl(浓)═2KCl+2Cl02↑+Cl2↑+2H20,浓盐酸在该反应中表现出的性质是还原性和酸性.
(2)实验室常用KCl03.草酸(H2C204)和稀硫酸制备C102.该反应中氧化产物与还原产物物质的量之比为1:1
(3)将Cl02通入到硫化氢溶液中,然后加入少量的稀盐酸酸化的氯化钡溶液,发现有白色沉淀生成.写出二氧化氯与硫化氢溶液反应的离子方程式5H2S+8ClO2+4H2O=18H++5SO42-+8Cl-
(4)C102和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl一,则常温常压下,等体积的C102的消毒能力是Cl2的2.5倍.
(5)自来水厂用ClO2处理后的水中,要求ClO2的浓度在0.1-0.8mg.L-1之间.碘量法可以检测水中ClO2的浓度(不同pH环境中粒子种类如图所示),步骤如下:
Ⅰ.取一定体积的水样,加入一定量的碘化钾,再将反应后溶液调至中性,并加入淀粉溶液,溶液变蓝.
Ⅱ.加入一定量的Na2S203溶液.(己知:2S2O${\;}_{3}^{2-}$+I2═SO+2I-)
Ⅲ.加硫酸调节水样pH至1--3.
请问答:
①操作I中反应的离子方程式是2ClO2+2I-=2ClO2-+I2
②在操作III过程中,溶液又呈蓝色,反应的离子方程式是ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O
③若水样的体积为1.0L,在操作II时消耗了1.0×10-3mol•L一1,的Na2S203溶液10mL.则水样中Cl02的浓度是0.675 mg•L一1.

分析 (1)根据KClO3和浓盐酸反应的方程式可知,浓盐酸中部分氯元素的化合价从-1升为0价,还有部分生成氯化钾;
(2)KClO3和草酸(H2C2O4)在酸性条件下反应生成ClO2、CO2和KHSO4,发生氧化还原反应,结合质量守恒可书写化学方程式,结合方程式判断氧化产物和还原产物的物质的量之比;
(3)硫酸钡难溶于盐酸,即反应生成硫酸钡,C1O2通入到硫化氢溶液中,生成了硫酸根,根据电子得失守恒书写离子反应方程式即可;
(4)C1O2和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl-,每molC1O2被还原为Cl-,要得5mol电子,每molC12被还原为Cl-,要得2mol电子,根据电子转移数目相等答题;
(5)①用氢氧化钠溶液调至中性,由图知,此条件下粒子种类为 ClO2,ClO2将加入的碘化钾氧化为I2,自身被还原成ClO2-,根据化合价升降总数相等、原子守恒和电荷守恒来配平;
②由图示表明,pH至1~3时,ClO2-将I-氧化成I,生成的I2与淀粉结合再次出现蓝色,根据化合价升降总数相等、原子守恒和电荷守恒来配平;
③根据关系S2O32-~I-~ClO2先计算出ClO2的物质的量,然后再计算出浓度.

解答 解:(1)根据KC1O3和浓盐酸反应的方程式可知,浓盐酸中部分氯元素的化合价从-1升为0价,还有部分生成氯化钾,所以浓盐酸在该反应中表现出的性质是还原性和酸性,
故答案为:还原性和酸性;
(2)KClO3和草酸(H2C2O4)在酸性条件下反应生成ClO2、CO2和KHSO4,反应的方程式为2KClO3+H2C2O4+2H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O,氧化产物为CO2,还原产物为ClO2,二者物质的量之比为1:1;
故答案为:1:1;
(3)硫酸钡难溶于盐酸,即反应生成硫酸钡,ClO2通入到硫化氢溶液中,生成了硫酸根,所以离子反应方程式为:5H2S+8ClO2+4H2O=18H++5SO42-+8Cl-,
故答案为:5H2S+8ClO2+4H2O=18H++5SO42-+8Cl-;
(4)molC1O2和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl-,每molC1O2被还原为Cl-,要得5mol电子,每molC12被还原为Cl-,要得2mol电子,根据电子转移数目相等可知等体积的C1O2的消毒能是Cl2的2.5倍,
故答案为:2.5;
(5)①用氢氧化钠溶液调至中性,由图知,此条件下粒子种类为 ClO2,ClO2将加入的碘化钾氧化为I2,自身被还原成ClO2-,离子方程式为:2ClO2+2I-=2ClO2-+I2,
故答案为:2ClO2+2I-=2ClO2-+I2;
②由图示表明,pH至1~3时,ClO2-将I-氧化成I,生成的I2,离子方程式为:ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O,
故答案为:ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O;
③S2O32-~~~~I-~~~~ClO2              
             1           1         1
   1.0×10-3 mol/L×0.01L          1.0×10-5mol
m(ClO2)=n(ClO2)×M(ClO2)=1.0×10-5mol×67.5×103mg•mol-1=0.675mg
由于水样为 1L,所以 ClO2 的浓度为$\frac{0.675mg}{1L}$=0.675 mg•L-1,
故答案为:0.675.

点评 本题考查了物质含量测定计算及物质的性质,为高频考点,注意把握题目所给信息判断可能的反应、氧化还原反应应用以及关系式法计算为解答该题的关键,答题时注意体会方法及知识的迁移应用,题目难度中等.

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