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1 mol Cl₂参与反应时 释放145 kJ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0．1～0．8 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，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1．0L，在操作Ⅱ时消耗了1．0×10^－3mol·L^－1的Na₂S₂O₃溶液10mL，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＋2H2O④0．675

【解析】

试题分析：（1）Fe2＋、Mn2＋化合价都升高，说明ClO2作氧化剂；

（2）ClO3－中Cl的化合价由＋5价→＋4价，化合价降低，则SO2中S的化合价应升高，即转化成＋6价，根据原子守恒，则应为K2SO4；

（3）①因为淀粉变蓝，说明有I2生成，根据不同pH的环境中粒子种类图，中性溶液Cl以ClO2－存在，ClO2＋I－→I2＋ClO2－，根据化合价升降法配平，即2ClO2＋2I－=2ClO2－＋I2；

②操作II是滴定实验，滴定到终点的现象是蓝色消失，且半分钟不变色；

③III中pH调节至1～3时，Cl以Cl－形式存在，溶液又变蓝，说明生成I2，ClO2－作氧化剂，因此有ClO2－＋I－→Cl－＋I2，根据化合价升降法配平，ClO2－＋4I－→Cl－＋2I2，因为溶液显酸性，H＋作反应物参加反应，因此有ClO2－＋4I－＋4H＋=Cl－＋2I2＋2H2O；

④根据离子反应方程式为：2ClO2～I2～2S2O32－，因此有n（ClO2）=n（S2O32－）=10×10－3×1.0×10－3×67.5mol，即浓度为10×10－3×1.0×10－3×67.5×103/1mg·L－1=0.675 mg·L－1。

考点：考查氧化还原反应、化学计算、滴定实验等知识。