Question

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．比Cl₂更好．
（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更适合用于饮用水消毒，其主要原因是

 

．
（2）用ClO₂处理过的饮用水（pH 5.5～6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子（ClO₂^-）．
饮用水中的ClO₂、ClO₂^-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的关系如图所示．当pH≤2.0时，ClO₂^-也能被I^-完全还原为Cl^-．反应生成的I₂用标准Na₂S₂O₃溶液滴定；2Na₂S₂O₃+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V mL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c mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₁mL．
步骤5：

 

．
步骤6：再用c mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
③根据上述分析数据，测得该饮用水中ClO₂^-的浓度为

 

mol?L^-1（用含字母的代数式表示）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,氯、溴、碘及其化合物的综合应用,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验题,元素及其化合物

分析：（1）由信息可知，ClO₂是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂，比Cl₂更好，方法一生成氯气，而方法二生成氧气；
（2）①根据题意ClO₂^-与I^-反应在酸性条件进行，产物为I₂和Cl^-，根据质量守恒可写出离子方程式；
②题目信息提示用的是连续碘量法进行测定，步骤6又用Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，说明步骤5中有碘生成，结合pH≤2.0时，ClO₂^-与I^-反应的离子方程式可判断出调节溶液的pH≤2.0；
③由2ClO₂+2I^-→2ClO₂^-+I₂和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI可知存在关系式为2ClO₂^-～Na₂S₂O₃，由ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI可知存在关系式为ClO₂^-～2Na₂S₂O₃，以此计算饮用水样中的ClO₂^-的浓度．

解答： 解：（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，
故答案为：方法二制备的ClO₂中不含Cl₂；
（2）①ClO₂^-与I^-反应在酸性条件进行，产物为I₂和Cl^-，由电子守恒及质量守恒可知离子方程式为：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案为：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，所以步骤5为调节溶液的pH≤2.0，
故答案为：调节溶液的pH≤2.0；
③由 2ClO₂+2I^-→2ClO₂^-+I₂ 和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
     得：2ClO₂^-～Na₂S₂O₃
           2      1
       n（ClO₂^-） cmol/L×v₁×10^-3L         
则n（ClO₂^-）=0.002cV₁mol，
由ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O 和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
得：ClO₂^-～2Na₂S₂O₃
       1      2
n（ClO₂^-）_总 cmol/L×v₂×10^-3L              
n（ClO₂^-）_总=

1

2

×0.001cV₂mol=0.0005cV₂mol，
原水样中ClO₂^-浓度=

0.0005cV1mol-0.002cV2mol

V×0.001L

=

c(V2-4V1)

4V

mol/L，
故答案为：

c(V2-4V1)

4V

．

点评：本题考查物质制备实验方案的设计及含量的测定，为高频考点，把握制备的反应原理及测定含量发生的反应为解答的关键，侧重分析、实验、计算能力的综合考查，注意连续碘量法测定含量时存在的关系式，题目难度中等，计算饮用水样中的ClO₂^-的浓度为解答的难点．