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．

练习册系列答案
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