Question

【題目】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。與Cl2相比，ClO2不但具有更顯著地殺菌能力，而且不會產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，其反應的微觀過程如圖所示．（其中表示氯原子，表示鈉原子，表示氧原子）請寫出反應的化學方程式_____________

（3）消毒水時，ClO2還可將Fe2＋、Mn2＋等轉化成Fe（OH）3和MnO2等難溶物除去，請寫出二氧化氯與Mn2＋反應的離子方程式____________________。

（4）自來水廠用ClO2處理后的水中，要求ClO2的濃度在0.1～0.8 mg·L－1之間。碘量法可以檢測水中ClO2的濃度，步驟如下：

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

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

Ⅲ．重復上述操作2～3次。

操作時，不同pH環境中粒子種類如下圖所示：請回答：

①操作Ⅰ中反應的離子方程式是______________________。

②若水樣的體積為1.0 L，在操作Ⅱ時消耗了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）方法二制備的ClO2中不含Cl2；

（2）①Cl2+2NaClO2==2NaCl+ClO2

（3）2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+2Cl-+12H+

（4）①2ClO2+2I-=2ClO2-+I2 ②0.675

【解析】

試題分析：（1）方法二制備的ClO2中不含Cl2，不會產生對人體有潛在危害的有機氯代物，故答案為：方法二制備的ClO2中不含Cl2

（2）根據圖示可以看出，反應物為一個Cl2和2個NaClO2，生成的是2個NaCl和2個ClO2，Cl2+2NaClO2═2NaCl+2ClO2；

（3）消毒水時，ClO2還可將Fe2＋、Mn2＋等轉化成Fe（OH）3和MnO2等難溶物除去，二氧化氯與Mn2＋反應的離子方程式為2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+2Cl-+12H+，故答案為：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+2Cl-+12H+；

（4）①用氫氧化鈉溶液調至中性，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；

②S2O32-～～～～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。