Question

【题目】二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比, ClO2不但具有更显著的杀菌能力, 而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。

（1）在ClO2 的制备方法中, 有下列两种常用制备方法:

方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O

方法二:2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O

①方法一中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________________，其中方法二制备的ClO2 更适合用于饮用水的消毒, 其主要原因是 。

（2）我国最近成功研制出制取ClO2 的新方法, 其反应的微观过程如图甲所示:

该反应的化学方程式为 。

（3）消毒时, ClO2对污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－和CN— 等有明显的去除效果.某工厂污水中含CN—,现用ClO2将CN—氧化,生成两种无毒气体,其离子反应方程式为 。

（4）自来水厂用ClO2 处理后的水中, 要求ClO2 的浓度在0. 1~0. 8mg/L之间。碘量法可以检测水中ClO2 的浓度,步骤如下:

Ⅰ. 取一定体积的水样用氢氧化钠溶液调至中性, 然后加入一定量的碘化钾, 并加入淀粉溶液, 溶液变蓝。

Ⅱ. 加入一定量的Na2S2O3 溶液。(已知: 2S2O32- +I2 =S4O62- +2I - )

Ⅲ. 重复上述操作2~3次。

操作时, 不同pH环境中粒子种类如上图所示:

请回答:

①操作Ⅰ中反应的离子方程式是 ;

②确定操作Ⅱ恰好完全反应的现象是 ;

③若水样的体积为1. 0 L, 在操作Ⅱ时消耗了1. 0×10 -3 mol/L的Na 2 S 2 O 3 溶液10 mL, 则水样中ClO2 的浓度是 mg/L。

Answer 1

【答案】

（1）1：1 方法二制备的ClO2中不含Cl2

（2）Cl2+2NaClO2=2NaCl+2ClO2

（3）2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-

（4）①2ClO2+2I-=2ClO2-+I2

②锥形瓶溶液由蓝色变为无色，且半分钟不复原 ③0.675

【解析】

试题分析：（1）在方法一中，2NaClO3 +4HCl = 2ClO2 ↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O，NaClO3中Cl元素化合价由+5价降低到+4价，作氧化剂，HCl中有一半Cl元素由-1价升高到0价，作还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:2=1:1；方法二中制备的ClO2中不含Cl2 ，所以方法二制备的ClO2 更适合用于饮用水的消毒。

（2）根据反应的微观过程示意图可写出该反应的化学方程式为Cl2+2NaClO2=2NaCl+2ClO2 。

（3）用ClO2将CN—氧化,生成两种无毒气体，该气体为氮气和二氧化碳，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平，离子反应方程式为2ClO2+2CN-=N2↑+ 2CO2↑+2Cl-。

（4）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 ；

②加入一定量 Na2S2O3 溶液，发生反应2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，使I2还原为I-，蓝色会消失，所以确定操作Ⅱ恰好完全反应的现象是锥形瓶溶液由蓝色变为无色，且半分钟不复原；

③由化学反应得关系式：

S2O32-～I-～ClO2

1 1

1.0×10-3 mol/L×0.01L 1.0×10-5mol

m（ClO2）=n（ClO2）×M（ClO2）=1.0×10-5mol×67.5×103mgmol-1=0.675mg

由于水样为 1L，所以 ClO2 的浓度为0.675mg÷1L=0.675 mgL-1。