Question

【題目】ClO2氣體是一種常用的消毒劑，我國從2 000年起逐步用ClO2代替氯氣對飲用水進(jìn)行消毒。

（1）消毒水時(shí)，ClO2還可將水中的Fe2＋、Mn2＋等轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3和MnO2等難溶物除去，在這個(gè)過程中，Fe2＋、Mn2＋的化合價(jià)升高，說明ClO2具有__________性。

（2）工業(yè)上可以通過下列方法制取ClO2，請完成該化學(xué)反應(yīng)方程式：2KClO3＋SO2=2ClO2＋__________。

（3）使Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，是放熱反應(yīng)，當(dāng)1molCl2參與反應(yīng)時(shí)釋放145kJ的熱量，寫出這個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：___________________。

（4）自來水廠用ClO2處理后的水中，要求ClO2的濃度在0．1～0．8mg·L－1之間。碘量法可以檢測水中ClO2的濃度，步驟如下：

Ⅰ．取一定體積的水樣，加入一定量的碘化鉀，再用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)。

Ⅱ．加入一定量的Na2S2O3溶液。(已知：2S2O＋I2=S4O＋2I－)

Ⅲ．加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1～3。

操作時(shí)，不同pH環(huán)境中粒子種類如下圖所示：

請回答：

①操作Ⅰ中反應(yīng)的離子方程式是______________________。

②確定操作Ⅱ完全反應(yīng)的現(xiàn)象是___________________。

③在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍(lán)色，反應(yīng)的離子方程式是____________________。

④若水樣的體積為1．0 L，在操作Ⅱ時(shí)消耗了1．0×10－3 mol·L－1的Na2S2O3溶液10 mL，則水樣中ClO2的濃度是________mg·L－1。

Answer 1

【答案】（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藍(lán)色消失，且半分鐘內(nèi)不變色

③ClO2－＋4I－＋4H＋===Cl－＋2I2＋2H2O；④0．675

【解析】

試題分析：（1）在這個(gè)過程中，Fe2+、Mn2+的化合價(jià)升高，則ClO2的化合價(jià)降低，為氧化劑，具有氧化性，故答案為：氧化性；

（2）質(zhì)量守恒可得：2KClO3+SO2=2ClO2+K2SO4，故答案為：K2SO4；

（3）使Cl2和H2O（g）通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2是放熱反應(yīng)，當(dāng)1mol Cl2參與反應(yīng)時(shí)釋放145kJ的熱量，2mol氯氣完全反應(yīng)放熱290 kJ，熱化學(xué)方程式為2Cl2（g） + 2H2O（g） + C（s）═4HCl（g） + CO2（g）△H = -290 kJmol-1，故答案為：2Cl2（g） + 2H2O（g） + C（s）═4HCl（g） + CO2（g）△H = -290 kJmol-1；

（4）①用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO2，ClO2將加入的碘化鉀氧化為I2，自身被還原成ClO2-，離子方程式為：2ClO2 + 2I- = 2ClO2- + I2，故答案為：2ClO2 + 2I- = 2ClO2- + I2；

②加入一定量 Na2S2O3 溶液，發(fā)生反應(yīng)2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，使I2還原為I-，故藍(lán)色會(huì)消失，故答案為：藍(lán)色消失，半分鐘內(nèi)不變色

③由圖示表明，pH至1～3時(shí)，ClO2-將I-氧化成I，生成的I2，離子方程式為：ClO2- + 4I- + 4H+ = Cl- + 2I2 + 2H2O；

④S2O32- ～ 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×67.5×103mgmol-1=0.675mg，由于水樣為 1L，所以 ClO2 的濃度為=0.675 mgL-1，故答案為：0.675。