Question

【題目】ClO2廣泛用于水處理、紙漿漂白等。

（1）制備ClO2原料有NaClO2等，產(chǎn)生的ClO2(g)用蒸餾水吸收得到吸收液A。

①ClO2中氯元素的化合價(jià)為___。

②NaClO2與鹽酸在微熱條件下生成ClO2氣體(及少量副產(chǎn)物Cl2)，寫出其反應(yīng)生成ClO2、NaCl和水的化學(xué)方程式：___。

（2）碘量法測(cè)定ClO2吸收液A中ClO2和Cl2的濃度的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1.向錐形瓶中加入50mL蒸餾水、25mL100g·L-1KI溶液(足量)，再向其中加入5.00mLClO2吸收液(發(fā)生反應(yīng)：2ClO2+2KI=2KClO2+I2，Cl2+2KI=2KCl+I2)。

步驟2.用0.1000mol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6)至淺黃色，再加入1mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好消失，消耗Na2S2O3溶液6.00mL。

步驟3.向步驟2的溶液中加入5mL2mol·L-1硫酸溶液酸化，發(fā)生反應(yīng)：KClO2+4KI+2H2SO4=KCl+2K2SO4+2I2+2H2O。

步驟4.重復(fù)步驟2操作，第二次滴定又消耗0.1000mol·L-1Na2S2O3溶液20.00mL。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算ClO2吸收液A中ClO2和Cl2的濃度___(單位g·L-1，寫出計(jì)算過(guò)程)。

Answer 1

【答案】+4 5NaClO2+4HCl4ClO2↑+5NaCl+2H2O 令5.00mLClO2吸收液中，n(ClO2)=xmol，n(Cl2)=ymol，由反應(yīng)方程式可知，2ClO2+2KI=2KClO2+I2，Cl2+2KI=2KCl+I2，n(KClO2)=n(ClO2)=xmol，n(I2)=n(ClO2)+n(Cl2)=(x+y) mol，根據(jù)反應(yīng)方程式2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6，n(I2)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol·L-1×6.00×10-3L=3×10-4mol=(x+y) mol；根據(jù)反應(yīng)方程式KClO2+4KI+2H2SO4=KCl+2K2SO4+2I2+2H2O，2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6，列出關(guān)系式KClO2 ~ 2I2 ~ 4Na2S2O3，n(KClO2)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol·L-1×20.00×10-3L=5×10-4mol，因?yàn)?/span>n(KClO2)=n(ClO2)=xmol，所以x=5.0×10-4，又因?yàn)?/span>3×10-4=(x+y)，y=5.0×10-5，故5.00mLClO2吸收液中ClO2和Cl2的濃度分別為為、

。

【解析】

利用化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為0，確定ClO2中氯元素的化合價(jià)；2ClO2+2KI=2KClO2+I2，Cl2+2KI=2KCl+I2，根據(jù)題中的數(shù)據(jù)和已知方程式，找出n(KClO2)=n(ClO2)、n(I2)=n(ClO2)+n(Cl2)，再根據(jù)反應(yīng)方程式2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6，n(I2)=n(ClO2)+n(Cl2)=n(Na2S2O3)，最后根據(jù)反應(yīng)方程式KClO2+4KI+2H2SO4=KCl+2K2SO4+2I2+2H2O，找出n(KClO2)=n(Na2S2O3)，把兩次用到的Na2S2O3的物質(zhì)的量代入計(jì)算，即可計(jì)算出ClO2和Cl2的物質(zhì)的量。

（1）①ClO2中氧元素的化合價(jià)為-2價(jià)，根據(jù)化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為0，則ClO2中氯元素的化合價(jià)為+4價(jià)；

②NaClO2與鹽酸在微熱條件下反應(yīng)生成ClO2、NaCl和水，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒配平方程式，其方程式為5NaClO2+4HCl4ClO2↑+5NaCl+2H2O；

（2）令5.00mLClO2吸收液中，n(ClO2)=xmol，n(Cl2)=ymol，由反應(yīng)方程式2ClO2+2KI=2KClO2+I2，Cl2+2KI=2KCl+I2可知n(KClO2)=n(ClO2)=xmol，n(I2)=n(ClO2)+n(Cl2)=(x+y) mol，根據(jù)反應(yīng)方程式2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6，n(I2)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol·L-1×6.00×10-3L=3×10-4mol=

(x+y) mol；根據(jù)反應(yīng)方程式KClO2+4KI+2H2SO4=KCl+2K2SO4+2I2+2H2O，2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6，列出關(guān)系式KClO2 ~ 2I2 ~ 4Na2S2O3，n(KClO2)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol·L-1×20.00×10-3L=5×10-4mol，因?yàn)?/span>n(KClO2)=n(ClO2)=xmol，所以x=5.0×10-4，又因?yàn)?/span>3×10-4=(x+y)，y=5.0×10-5，故5.00mLClO2吸收液中ClO2的濃度為

，5.00mLClO2吸收液中Cl2的濃度為。