【題目】二氧化氯(ClO2)是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑。與Cl2相比, ClO2不但具有更顯著的殺菌能力, 而且不會產(chǎn)生對人體有潛在危害的有機氯代物。

(1)在ClO2 的制備方法中, 有下列兩種常用制備方法:

方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O

方法二:2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O

方法一中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________________,其中方法二制備的ClO2 更適合用于飲用水的消毒, 其主要原因是

(2)我國最近成功研制出制取ClO2 的新方法, 其反應(yīng)的微觀過程如圖甲所示:

該反應(yīng)的化學方程式為 。

(3)消毒時, ClO2對污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN 等有明顯的去除效果.某工廠污水中含CN,現(xiàn)用ClO2將CN氧化,生成兩種無毒氣體,其離子反應(yīng)方程式為 。

(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之間。碘量法可以檢測水中ClO2 的濃度,步驟如下:

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

. 加入一定量的Na2S2O3 溶液。(已知: 2S2O32- +I2 =S4O62- +2I - )

. 重復上述操作2~3次。

操作時, 不同pH環(huán)境中粒子種類如上圖所示:

請回答:

操作中反應(yīng)的離子方程式是 ;

確定操作恰好完全反應(yīng)的現(xiàn)象是 ;

若水樣的體積為1. 0 L, 在操作時消耗了1. 0×10 -3 mol/L的Na 2 S 2 O 3 溶液10 mL, 則水樣中ClO2 的濃度是 mg/L。

【答案】

(1)1:1 方法二制備的ClO2中不含Cl2

(2)Cl2+2NaClO2=2NaCl+2ClO2

(3)2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-

(4)2ClO2+2I-=2ClO2-+I2

錐形瓶溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘不復原 0.675

【解析】

試題分析:(1)在方法一中,2NaClO3 +4HCl = 2ClO2 ↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,NaClO3Cl元素化合價由+5價降低到+4價,作氧化劑,HCl中有一半Cl元素由-1價升高到0價,作還原劑,則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:2=1:1;方法二中制備的ClO2中不含Cl2 ,所以方法二制備的ClO2 更適合用于飲用水的消毒。

(2)根據(jù)反應(yīng)的微觀過程示意圖可寫出該反應(yīng)的化學方程式為Cl2+2NaClO2=2NaCl+2ClO2

(3)用ClO2將CN氧化,生成兩種無毒氣體,該氣體為氮氣和二氧化碳,根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平,離子反應(yīng)方程式為2ClO2+2CN-=N2↑+ 2CO2↑+2Cl-。

(4)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 ;

加入一定量 Na2S2O3 溶液,發(fā)生反應(yīng)2S2O32-+I2═S4O62-+2I-,使I2還原為I-,藍色會消失,所以確定操作恰好完全反應(yīng)的現(xiàn)象是錐形瓶溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘不復原;

由化學反應(yīng)得關(guān)系式:

S2O32-~I-~ClO2

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0.675mg÷1L=0.675 mgL-1。

練習冊系列答案
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如圖是制取溴苯的裝置。試回答:

(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是_________________________。

(2)裝置C中看到的現(xiàn)象是____________________,證明________________________。

(3)裝置B是吸收瓶,內(nèi)盛CCl4液體,實驗中觀察到的現(xiàn)象是________,原因是____________。

如果沒有B裝置而將A、C直接相連,你認為是否妥當?________(填“是”或“否”),理由是______________________。

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