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。与Cl₂相比，ClO₂不但具有更显著地杀菌能力，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）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所示．（其中表示氯原子，表示钠原子，表示氧原子）请写出反应的化学方程式_____________

（3）消毒水时，ClO₂还可将Fe^2＋、Mn^2＋等转化成Fe（OH）₃和MnO₂等难溶物除去，请写出二氧化氯与Mn^2＋反应的离子方程式____________________。

（4）自来水厂用ClO₂处理后的水中，要求ClO₂的浓度在0.1～0.8 mg·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：2S₂O₃^2－＋I₂＝S₄O₆^2－＋2I^－）

Ⅲ．重复上述操作2～3次。

操作时，不同pH环境中粒子种类如下图所示：请回答：

①操作Ⅰ中反应的离子方程式是______________________。

②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）方法二制备的ClO2中不含Cl2；

（2）①Cl2+2NaClO2==2NaCl+ClO2

（3）2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+2Cl-+12H+

（4）①2ClO2+2I-=2ClO2-+I2 ②0.675

【解析】

试题分析：（1）方法二制备的ClO2中不含Cl2，不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物，故答案为：方法二制备的ClO2中不含Cl2

（2）根据图示可以看出，反应物为一个Cl2和2个NaClO2，生成的是2个NaCl和2个ClO2，Cl2+2NaClO2═2NaCl+2ClO2；

（3）消毒水时，ClO2还可将Fe2＋、Mn2＋等转化成Fe（OH）3和MnO2等难溶物除去，二氧化氯与Mn2＋反应的离子方程式为2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+2Cl-+12H+，故答案为：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+2Cl-+12H+；

（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；

②S2O32-～～～～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：考查了制备实验方案的设计、氯及其化合物的性质的相关知识。