Question

10．二氧化氯（ClO₂）是高效安全的饮用水消毒剂，得到越来越广泛的应用．回答下列问题：
（1）实验室合成ClO₂常用盐酸或双氧水还原氯酸钠（NaClO₃）．
①盐酸和NaClO₃反应时有ClO₂和Cl₂生成，反应的离子方程式为2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，当反应中转移0.2mol 电子时，参加反应的还原剂的物质的量为0.2mol．
②使用双氧水作还原剂的优点是使用双氧水作还原剂时氧化产物为氧气，对环境无污染．
（2）ClO₂可用于合成亚氯酸钠（NaClO₂）．将ClO₂通入NaOH溶液中，并加入适量双氧水，在稳定装置中充分反应可制得NaClO₂成品． 已知：当pH≤2.0时，NaClO₂能被I-完全还原成Cl^-；二氧化氯（ClO₂）是高效安全的饮用水消毒剂，得到越来越广泛的应用．回答下列问题：
溶液中Na₂S₂O₃能与I₂反应生成NaI和Na₂S₄O₆．欲测定成品中NaClO₂的含量，现进行如下操作：

步骤Ⅰ	称取样品Wg配成溶液置于锥形瓶中，并调节PH≤2.0
步骤Ⅱ	向锥形瓶中加入足量KI晶体，充分搅拌，并加入少量指示剂
步骤Ⅲ	用c mol/L的Na2S2O3溶液滴定

①步骤2发生反应的离子方程式为ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，滴入最后一滴标准溶液，溶液由蓝色变化为无色且半分钟不变化，加入指示剂的名称是淀粉溶液．
②若上述滴定操作中平均消耗VmL Na₂S₂O₃标准溶液，则成品中NaClO₂的质量分数为$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$×100%（用含w、c、V的代数式表示）．
（3）ClO₂和Cl₂均能将电镀废水中的CN^-氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl^-．处理含相同量CN^-的电镀废水，所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）①盐酸和NaClO₃反应时有ClO₂和Cl₂生成，反应中HCl为还原剂，被氧化生成氯气，化合价由-1价升高到0价，NaClO₃被还原成ClO₂，氯从+5价变为+4价，据此书写离子方程式和计算还原剂的物质的量；
②双氧水作还原剂时氧化产物为氧气，对环境无污染；
（2）①步骤Ⅱ中发生反应是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全还原成Cl^-，碘离子被氧化为碘单质，溶液中Na₂S₂O₃能与I₂反应：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，可以用淀粉溶液作指示剂，判断反应终点；
②依据ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反应的定量关系计算得到；
（3）每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，故为2.5倍．

解答 解：（1）①盐酸和NaClO₃反应时有ClO₂和Cl₂生成，反应的离子方程式为  2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，反应中HCl为还原剂，被氧化生成氯气，化合价由-1价升高到0价，当转移0.2mol电子时，参加反应的还原剂的物质的量为为0.2mol，
故答案为：2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O；0.2mol．
②双氧水作还原剂时氧化产物为氧气，对环境无污染，
故答案为：使用双氧水作还原剂时氧化产物为氧气，对环境无污染；
（2）①步骤Ⅱ中发生反应是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全还原成Cl^-，碘离子被氧化为碘单质，离子方程式为：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，溶液中Na₂S₂O₃能与I₂反应：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，可以用淀粉溶液作指示剂，
故答案为：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，淀粉溶液；
②依据ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反应的定量关系计算得到，设NaClO₂，
ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃+
1                  4
x             cV×10^-3mol
x=$\frac{cV×10{\;}^{-3}}{4}$，
样品中NaClO₂的质量分数=$\frac{\frac{cV×10{\;}^{-3}}{4}mol×90.5g/mol}{Wg}$×100%=$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$×100%，
故答案为：$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$×100%．
（3）每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，则所需Cl₂的物质的量是ClO₂的：$\frac{5mol}{2mol}$=2.5倍，
故答案为：2.5．

点评 本题考查亚氯酸钠制备实验的基本操作、亚氯酸钠的性质及中和滴定等知识，理解原理是解题的关键，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，难度较大．