Question

【题目】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比，ClO2不但具有更显著的杀菌能力，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）用ClO2处理过的饮用水（pH为5.5~6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子

（ClO2－）。2001年我国卫生部规定，饮用水中ClO2－的含量应不超过0.2mg·L－1。

饮用水中ClO2、ClO2－的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－还原成Cl－。

反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定： Na2S2O3＋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VmL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cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V1mL。

步骤5：______________________。

步骤6：再用cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2mL。

③根据上述分析数据，测得该饮用水样中ClO2－浓度为_____________mol·L－1用含字母的代数式表示）

④若饮用水中ClO2－的含量超标，可向其中加入适量的Fe2＋将ClO2－还原成Cl－，该反应的氧化产物是___________（填化学式）。

Answer 1

【答案】方法二制备的ClO2中不含Cl2 ClO2－＋4H＋＋4I－＝Cl－＋2I2＋2H2O 调节溶液的pH≤2.0 Fe(OH)3

【解析】

(1)更适合用于饮用水的消毒从是否产生污染判断；

(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求饮用水样中的ClO2-的浓度可以用关系式法以碘单质为桥梁正确的找准ClO2-与Na2S2O3的关系；

④Fe2+将ClO2-还原成Cl-，Fe2+被氧化为铁离子，结合反应物不难得出答案。

(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。

(2)①pH≤2.0时，溶液显酸性，所以ClO2－与I－反应的离子方程式为：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。

③由 2ClO2+2I－→2ClO2－+I2和Na2S2O3＋I2＝Na2S4O6＋2NaI得： 2ClO2－ ~ Na2S2O3

n(ClO2－) = 2 c×；

由ClO2－＋4H＋＋4I－＝Cl－＋2I2＋2H2O 和Na2S2O3＋I2＝Na2S4O6＋2NaI得： ClO2－~ 2Na2S2O3

n(ClO2－)总= ；

原水样中ClO2－浓度＝mol/L＝ mol/L；

④根据反应：4Fe2＋+ClO2－+2H2O→4Fe3＋+Cl－+4OH－，Fe3＋+ OH－→Fe(OH)3所以氧化产物为Fe(OH)3。