Question

二氧化氯（ClO₂）是一種在水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑．比Cl₂更好．
（1）在ClO₂的制備方法中，有下列兩種制備方法：
方法一：2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O
方法二：2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄=2ClO₂↑+Na₂SO₄+O₂↑+2H₂O
用方法二制備的ClO₂更適合用于飲用水消毒，其主要原因是

 

．
（2）用ClO₂處理過的飲用水（pH 5.5～6.5）常含有一定量對人體不利的亞氯酸根離子（ClO₂^-）．
飲用水中的ClO₂、ClO₂^-含量可用連續(xù)碘量法進行測定．ClO₂被I^-還原為ClO₂^-、Cl^-的轉化率與溶液pH的關系如圖所示．當pH≤2.0時，ClO₂^-也能被I^-完全還原為Cl^-．反應生成的I₂用標準Na₂S₂O₃溶液滴定；2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
①請寫出pH≤2.0時ClO₂^-與I^-反應的離子方程式

 

．
②請完成相應的實驗步驟：
步驟1：準確量取V mL水樣加入到錐形瓶中．
步驟2：調節(jié)水樣的pH為7.0～8.0．
步驟3：加入足量的KI晶體．
步驟4：加入少量淀粉溶液，用c mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₁mL．
步驟5：

 

．
步驟6：再用c mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
③根據上述分析數據，測得該飲用水中ClO₂^-的濃度為

 

mol?L^-1（用含字母的代數式表示）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,氯、溴、碘及其化合物的綜合應用,探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗題,元素及其化合物

分析：（1）由信息可知，ClO₂是一種在水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑，比Cl₂更好，方法一生成氯氣，而方法二生成氧氣；
（2）①根據題意ClO₂^-與I^-反應在酸性條件進行，產物為I₂和Cl^-，根據質量守恒可寫出離子方程式；
②題目信息提示用的是連續(xù)碘量法進行測定，步驟6又用Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，說明步驟5中有碘生成，結合pH≤2.0時，ClO₂^-與I^-反應的離子方程式可判斷出調節(jié)溶液的pH≤2.0；
③由2ClO₂+2I^-→2ClO₂^-+I₂和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI可知存在關系式為2ClO₂^-～Na₂S₂O₃，由ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI可知存在關系式為ClO₂^-～2Na₂S₂O₃，以此計算飲用水樣中的ClO₂^-的濃度．

解答： 解：（1）根據兩種方法中的反應方程式可以看出，方法一制得的ClO₂中含有Cl₂，會產生對人體有潛在危害的有機氯代物，而方法二制備的ClO₂中不含有Cl₂，所以用方法二制備的ClO₂更適合用于飲用水的消毒，
故答案為：方法二制備的ClO₂中不含Cl₂；
（2）①ClO₂^-與I^-反應在酸性條件進行，產物為I₂和Cl^-，由電子守恒及質量守恒可知離子方程式為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O；
②根據曲線圖示在pH≤2.0時，ClO₂被I^-還原只生成Cl^-，pH≥7.0時，ClO₂被I^-還原只生成ClO₂^-；而用ClO₂處理過的飲用水，其pH為5.5～6.5，所以其中既含有ClO₂，又含有ClO₂^-，若將溶液的pH調節(jié)為7.0～8.0，則第一階段滴定時只是ClO₂被I^-還原只生成ClO₂^-，溶液的ClO₂^-沒有被I^-還原，所以第二階段滴定前應調節(jié)溶液的pH≤2.0，使ClO₂^-與I^-反應，以測定樣品水樣中亞氯酸根離子的含量，所以步驟5為調節(jié)溶液的pH≤2.0，
故答案為：調節(jié)溶液的pH≤2.0；
③由 2ClO₂+2I^-→2ClO₂^-+I₂ 和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
     得：2ClO₂^-～Na₂S₂O₃
           2      1
       n（ClO₂^-） cmol/L×v₁×10^-3L         
則n（ClO₂^-）=0.002cV₁mol，
由ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O 和Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
得：ClO₂^-～2Na₂S₂O₃
       1      2
n（ClO₂^-）_總 cmol/L×v₂×10^-3L              
n（ClO₂^-）_總=

1

2

×0.001cV₂mol=0.0005cV₂mol，
原水樣中ClO₂^-濃度=

0.0005cV1mol-0.002cV2mol

V×0.001L

=

c(V2-4V1)

4V

mol/L，
故答案為：

c(V2-4V1)

4V

．

點評：本題考查物質制備實驗方案的設計及含量的測定，為高頻考點，把握制備的反應原理及測定含量發(fā)生的反應為解答的關鍵，側重分析、實驗、計算能力的綜合考查，注意連續(xù)碘量法測定含量時存在的關系式，題目難度中等，計算飲用水樣中的ClO₂^-的濃度為解答的難點．