Question

3．二氧化氯（ClO₂）正逐步代替Cl₂成为公认的高效、广谱、安全的水处理剂．当自来水厂用ClO₂处理后水中含ClO₂在0.1～0.8mg•L^-1之间时，即达到合格标准．
（1）ClO₂在水处理过程中的主要作用是杀菌消毒，表现出的性质是氧化性（填“氧化性”或“还原性”）．
（2）制取ClO₂的传统方怯是利用KClO₃与SO₂反应，反应中SO₂作还原剂，这说明氧化性是KClO₃＞ClO₂（填“＞”或“＜”）每生成1molClO₂，转移的电子数为1mol．
（3）制取ClO₂的新方法是利用阳离子交换膜在特定条件下电解饱和食盐水．图中电极室被阳离子交换膜分为左、右两室．右室为阴极（填“阳极”或“阴极”），电解过程中右室溶液的pH逐渐增大（填“增大”或“减小”）原因是阴极电极反应式：2H⁺+2e^-=H₂↑，电解中阴极H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，溶液的pH增大（写出电极反应是，并结合水的电离平衡加以文字说明）．C处收集的气体是ClO₂（填化学式，下同）A处得到的溶液中，溶质除NaCl外主要为HCl．
（4）碘量法可检测自来水中ClO₂的浓度．取10.00mL水样，加入稍过量的碘化钾溶液，发生反应2ClO₂+2I^-═2ClO₂+I₂；然后用淀粉溶液作指示剂，滴加1.0×10^-8mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液至溶液由蓝色变为无色，且半分钟颜色不再变化时停止滴加（已知2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₈^2-+2I^-）

Answer 1

分析 （1）依据二氧化氯具有强的氧化性，能够杀菌消毒的性质解答；
（2）反应中氯酸钾中的氯从+5价降为二氧化氯中+4价，降3价，二氧化硫中+4价硫化合价升高为+6价，依据氧化还原反应得失电子守恒规律计算转移电子数目；
（3）电解质中阳离子移向阴极；阴极上水中的氢离子失去电子生成氢气，依据水的电离平衡移动影响因素判断，溶液pH变化；阳极氯离子失去电子发生氧化反应生成二氧化氯，同时生成氢离子，据此解答；
（4）碘遇淀粉变蓝色，故选择淀粉作指示剂，当溶液由蓝色变为无色，且半分钟颜色不再变化说明滴定到达终点；

解答 解；（1）二氧化氯具有强的氧化性，能够杀菌消毒，在水处理过程中的主要作用：杀菌消毒，表现氧化性；
故答案为：杀菌消毒；氧化性；
（2）反应中氯酸钾中的氯从+5价降为二氧化氯中+4价，降3价，二氧化硫中+4价硫化合价升高为+6价，所以二氧化硫在反应中做还原剂，对应硫酸根为氧化产物，氯酸钾做氧化剂，氧化还原反应中氧化剂氧化性大于还原产物氧化性，可知：KClO₃＞ClO₂；生成1mol二氧化氯，则须1mol氯从+5价降为+4价，得到1mol电子；
故答案为：还原；＞；1mol；
（3）由题意可知：电解过程中，阳离子钠离子移向右室，所以右室为阴极；电解过程中，阴极氢离子失去电子生成氢气，电极反应使：2H⁺+2e^-=H₂↑，电解中阴极H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，溶液的pH增大；左室为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化率，电极反应式：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，左室产生二氧化氯气体，同时生成氯化氢，氯化氢水溶液为盐酸，所以从C处出来的为二氧化氯，从A处得到的溶液中，溶质除NaCl外主要为氯化氢；
故答案为：阴极；增大；阴极电极反应式：2H⁺+2e^-=H₂↑，电解中阴极H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，溶液的pH增大；ClO₂；HCl；
（4）碘遇淀粉变蓝色，故选择淀粉作指示剂，判定达到滴定终点的现象是当溶液由蓝色变为无色，且半分钟颜色不再变化；
故答案为：溶液由蓝色变为无色，且半分钟颜色不再变化；

点评 本题为综合题，考查了氯及其化合物性质，涉及氧化还原反应分析、转移电子数计算、电解池电极反应式书写、氧化还原滴定原理，明确氧化还原反应规律及电解池工作原理是解题关键，题目难度中等．