Question

10．二氧化氯（ClO₂）是高效安全的飲用水消毒劑，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用．回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)室合成ClO₂常用鹽酸或雙氧水還原氯酸鈉（NaClO₃）．
①鹽酸和NaClO₃反應(yīng)時(shí)有ClO₂和Cl₂生成，反應(yīng)的離子方程式為2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，當(dāng)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.2mol 電子時(shí)，參加反應(yīng)的還原劑的物質(zhì)的量為0.2mol．
②使用雙氧水作還原劑的優(yōu)點(diǎn)是使用雙氧水作還原劑時(shí)氧化產(chǎn)物為氧氣，對(duì)環(huán)境無(wú)污染．
（2）ClO₂可用于合成亞氯酸鈉（NaClO₂）．將ClO₂通入NaOH溶液中，并加入適量雙氧水，在穩(wěn)定裝置中充分反應(yīng)可制得NaClO₂成品． 已知：當(dāng)pH≤2.0時(shí)，NaClO₂能被I-完全還原成Cl^-；二氧化氯（ClO₂）是高效安全的飲用水消毒劑，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用．回答下列問(wèn)題：
溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應(yīng)生成NaI和Na₂S₄O₆．欲測(cè)定成品中NaClO₂的含量，現(xiàn)進(jìn)行如下操作：

步驟Ⅰ	稱取樣品Wg配成溶液置于錐形瓶中，并調(diào)節(jié)PH≤2.0
步驟Ⅱ	向錐形瓶中加入足量KI晶體，充分?jǐn)嚢瑁�并加入少量指示�?/td>
步驟Ⅲ	用c mol/L的Na2S2O3溶液滴定

①步驟2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由藍(lán)色變化為無(wú)色且半分鐘不變化，加入指示劑的名稱是淀粉溶液．
②若上述滴定操作中平均消耗VmL Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液，則成品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$×100%（用含w、c、V的代數(shù)式表示）．
（3）ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無(wú)毒的物質(zhì)，自身被還原為Cl^-．處理含相同量CN^-的電鍍廢水，所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）①鹽酸和NaClO₃反應(yīng)時(shí)有ClO₂和Cl₂生成，反應(yīng)中HCl為還原劑，被氧化生成氯氣，化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià)，NaClO₃被還原成ClO₂，氯從+5價(jià)變?yōu)?4價(jià)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式和計(jì)算還原劑的物質(zhì)的量；
②雙氧水作還原劑時(shí)氧化產(chǎn)物為氧氣，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；
（2）①步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，碘離子被氧化為碘單質(zhì)，溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應(yīng)：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，可以用淀粉溶液作指示劑，判斷反應(yīng)終點(diǎn)；
②依據(jù)ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算得到；
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍．

解答 解：（1）①鹽酸和NaClO₃反應(yīng)時(shí)有ClO₂和Cl₂生成，反應(yīng)的離子方程式為  2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，反應(yīng)中HCl為還原劑，被氧化生成氯氣，化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià)，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，參加反應(yīng)的還原劑的物質(zhì)的量為為0.2mol，
故答案為：2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O；0.2mol．
②雙氧水作還原劑時(shí)氧化產(chǎn)物為氧氣，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，
故答案為：使用雙氧水作還原劑時(shí)氧化產(chǎn)物為氧氣，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；
（2）①步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，碘離子被氧化為碘單質(zhì)，離子方程式為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應(yīng)：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，可以用淀粉溶液作指示劑，
故答案為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，淀粉溶液；
②依據(jù)ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算得到，設(shè)NaClO₂，
ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃+
1                  4
x             cV×10^-3mol
x=$\frac{cV×10{\;}^{-3}}{4}$，
樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{cV×10{\;}^{-3}}{4}mol×90.5g/mol}{Wg}$×100%=$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$×100%，
故答案為：$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$×100%．
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的：$\frac{5mol}{2mol}$=2.5倍，
故答案為：2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查亞氯酸鈉制備實(shí)驗(yàn)的基本操作、亞氯酸鈉的性質(zhì)及中和滴定等知識(shí)，理解原理是解題的關(guān)鍵，同時(shí)考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，難度較大．