Question

（10分）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

            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，有下列两种制备方法：

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

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

              用方法二制备的ClO₂更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是                。

         （2）用ClO₂处理过的饮用水（pH为5.5~6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子

              （ClO₂^－）。2001年我国卫生部规定，饮用水中ClO₂^－的含量应不超过0.2mg·L^－1 。

              饮用水中ClO₂、ClO₂^－的含量可用连续碘量法进行测定。

              ClO₂被I^－还原为ClO₂^－、Cl^－的转化率与溶液pH的关系

              如右图所示。

               当pH≤2.0时，ClO₂^－也能被I^－还原成Cl^－。

               反应生成的I₂ 用标准Na₂S₂O₃溶液滴定：

                  Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI

               ①请写出pH≤2.0时，ClO₂^－与I^－反应的离子方程式                        。

               ②请完成相应的实验步骤：

                 步骤1：准确量取VmL水样加入到锥形瓶中。

                 步骤2：调节水样的pH为7.0~8.0。

                 步骤3：加入足量的KI晶体。

                 步骤4：加入少量淀粉溶液，用cmol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃

溶液V₁mL。

                 步骤5：                        。

                 步骤6：再用cmol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL。

              ③根据上述分析数据，测得该饮用水样中ClO₂^－浓度为              mol·L^－1

                          （用含字母的代数式表示）

              ④若饮用水中ClO₂^－的含量超标，可向其中加入适量的Fe^2＋将ClO₂^－还原成Cl^－，

                该反应的氧化产物是             （填化学式）。

Answer 1

（1）方法二制备的ClO₂中不含Cl₂

     （2） ①ClO₂^－＋4H^＋＋4I^－＝Cl^－＋2I₂＋2H₂O  ②调节溶液的pH≤2.0

③c(V₂－4V₁)/4V    ④Fe(OH)₃

解析:

（1）根据两种方法中的反应方程式可以看出，方法一制得的ClO₂中含有Cl₂，

              会产生对人体有潜在危害的有机氯代物，而方法二制备的ClO₂中不含有Cl₂，

所以 用方法二制备的ClO₂更适合用于饮用水的消毒。

（2）①pH≤2.0时，溶液显酸性，所以ClO₂^－与I^－反应的离子方程式为：

       ClO₂^－＋4H^＋＋4I^－＝Cl^－＋2I₂＋2H₂O

②根据曲线图示在pH≤2.0时， ClO₂被I^－还原只生成Cl^－，pH≥7.0时，

ClO₂被I^－还原只生成ClO₂^－；而用ClO₂处理过的饮用水，其pH为5.5~6.5，

所以其中既含有ClO₂，又含有ClO₂^－，若将溶液的pH调节为7.0~8.0，则第

一阶段滴定时只是ClO₂被I^－还原只生成ClO₂^－，溶液的ClO₂^－没有被I^－还原，

所以第二阶段滴定前应调节溶液的pH≤2.0，使ClO₂^－与I^－反应，以测定样品

水样中亚氯酸根离子的含量。

③由 2ClO₂ +2I^－→2ClO₂^－+I₂ 和Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI

     得：   2ClO₂^－   ~  Na₂S₂O₃

           n(ClO₂^－)    c×V₁/1000    n(ClO₂^－)＝2 c×V₁/1000  

由ClO₂^－＋4H^＋＋4I^－＝Cl^－＋2I₂＋2H₂O 和Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI

得：   ClO₂^－  ~  2Na₂S₂O₃

n(ClO₂^－)总    c×V₂/1000     n(ClO₂^－)总＝1/2 c×V₂/1000

原水样中ClO₂^－浓度＝[ 1/2 c×V₂/1000－2 c×V₁/1000]/V/1000

                 ＝c(V₂－4V₁)/4V

④根据反应：4Fe^2＋+ClO₂^－+2H₂O→4Fe^3＋+Cl^－+4OH^－，Fe^3＋+ OH^－→Fe(OH)₃

   所以氧化产物为Fe(OH)₃、（FeCl₃）