Question

ClO₂气体是一种常用的消毒剂，我国从2 000年起逐步用ClO₂代替氯气对饮用水进行消毒。

（1）消毒水时，ClO₂还可将水中的Fe^2＋、Mn^2＋等转化成Fe(OH)₃和MnO₂等难溶物除去，在这个过程中，Fe^2＋、Mn^2＋的化合价升高，说明ClO₂具有__________性。

（2）工业上可以通过下列方法制取ClO₂，请完成该化学反应方程式：2KClO₃＋SO₂=2ClO₂＋__________。

（3）使Cl₂和H₂O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO₂，是放热反应，当1molCl₂参与反应时释放145kJ的热量，写出这个反应的热化学方程式：___________________。

（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^－1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，加入一定量的碘化钾，再用氢氧化钠溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝。

Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂O₃溶液。(已知：2S₂O＋I₂=S₄O＋2I^－)

Ⅲ．加硫酸调节水样pH至1～3。

操作时，不同pH环境中粒子种类如下图所示：

请回答：

①操作Ⅰ中反应的离子方程式是______________________。

②确定操作Ⅱ完全反应的现象是___________________。

③在操作Ⅲ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是____________________。

④若水样的体积为1．0 L，在操作Ⅱ时消耗了1．0×10^－3 mol·L^－1的Na₂S₂O₃溶液10 mL，则水样中ClO₂的浓度是________mg·L^－1。

Answer

（1）氧化；（2）K2SO4

（3）2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290 kJ·mol－1

①2ClO2＋2I－===2ClO2－＋I2；②蓝色消失，且半分钟内不变色

③ClO2－＋4I－＋4H＋===Cl－＋2I2＋2H2O；④0．675

【解析】

试题分析：（1）在这个过程中，Fe2+、Mn2+的化合价升高，则ClO2的化合价降低，为氧化剂，具有氧化性，故答案为：氧化性；

（2）质量守恒可得：2KClO3+SO2=2ClO2+K2SO4，故答案为：K2SO4；

（3）使Cl2和H2O（g）通过灼热的炭层，生成HCl和CO2是放热反应，当1mol Cl2参与反应时释放145kJ的热量，2mol氯气完全反应放热290 kJ，热化学方程式为2Cl2（g） + 2H2O（g） + C（s）═4HCl（g） + CO2（g）△H = -290 kJ•mol-1，故答案为：2Cl2（g） + 2H2O（g） + C（s）═4HCl（g） + CO2（g）△H = -290 kJ•mol-1；

（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，故答案为：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-，故蓝色会消失，故答案为：蓝色消失，半分钟内不变色

③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；

④S2O32- ～ 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=0.675 mg•L-1，故答案为：0.675。

考点：考查了氧化还原反应、离子方程式式的书写以及化学计算、热化学方程式的书写的相关知识。