Question

【题目】氯及其化合物有广泛用途。二氧化氯是一种新型的消毒剂。

①NaClO2中Cl的化合价为____________。

②实验室用氯酸钾与浓盐酸反应制备ClO2，产物除ClO2外，还有Cl2，KCl等，写出该反应的化学方程式 __________。若生成11.2L氯气（标准状况），转移电子数为 _________。

③ClO2和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl－，则常温常压下，等体积的ClO2的消毒能力是Cl2的_________倍。

④自来水厂用ClO2处理后的水中，要求ClO2的浓度在0.1﹣0.8 mgL－1之间。碘量法可以检测水中ClO2的浓度（不同pH环境中粒子种类如图所示），步骤如下：

Ⅰ.取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再将反应后溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝。

Ⅱ.加入一定量的Na2S2O3溶液。（己知：2S2O32－+I2═S4O62－+2I－）

Ⅲ.加硫酸调节水样pH至1﹣3。

请问答：

若水样的体积为1.0L，在操作II时消耗了1.0×10－3molL－1的Na2S2O3溶液10mL．则水样中ClO2的浓度是_____ mgL－1。

Answer 1

【答案】+3 2KClO3+4HCl=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O NA或6.02×1023 2.5 0.675

【解析】

①由化合价代数和为0判断Cl的化合价；

②实验室用氯酸钾与浓盐酸反应制备ClO2，产物除ClO2外，还有Cl2，KCl等，根据化合价升降总数相等、原子守恒可书写反应的化学方程式，结合化合价的变化计算转移电子的数目；

③根据电子转移数目进行判断；

④操作I调至溶液呈中性，此条件下ClO2将加入的碘化钾氧化为I2，自身被还原成ClO2-，根据化合价升降总数相等、原子守恒和电荷守恒来配平反应方程式，操作II加入一定量 Na2S2O3溶液，发生反应2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，使I2还原为I-；从而可得关系S2O32-～I-～ClO2，先计算出ClO2的物质的量，然后再计算出浓度。

①NaClO2中Na为+1价、O为2价，由化合价代数和为0可知Cl为+3价；故答案为：+3；

②实验室用氯酸钾与浓盐酸反应制备ClO2，产物除ClO2外，还有Cl2，KCl等，可知反应的方程式为2KClO3+4HCl=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O，由方程式可知生成11.2L氯气，即0.5mol，应消耗1molKClO3，反应中KClO3中Cl元素化合价由+5价降低到+4价，HCl中Cl元素化合价由-1价升高到0价，则生成0.5mol氯气转移1mol电子，数目为NA或6.02×1023；故答案为：2KClO3+4HCl=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O；NA或6.02×1023；

③C1O2和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl，每1molC1O2被还原为Cl，要得5mol电子，每1molC12被还原为Cl，要得2mol电子，根据电子转移数目相等可知等体积的C1O2的消毒能是Cl2的2.5倍；故答案为：2.5；

④操作I调至溶液呈中性，此条件下ClO2将加入的碘化钾氧化为I2，自身被还原成ClO2-，发生反应：2ClO2+2I-=2ClO2-+I2，操作II加入一定量Na2S2O3溶液，发生反应2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，使I2还原为I-，蓝色会消失，可得关系式：2S2O32~I2~2ClO2，n(ClO2)=n(S2O32-)=1.0×105mol，m(ClO2)=n(ClO2)×M(ClO2)=1.0×105mol×67.5gmol1=6.75×10-4g=0.675mg，由于水样为1L，所以ClO2的浓度为：；故答案为：0.675。