Question

（15分）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不但具有更顯著的殺菌能力，而且不會產生對人體有潛在危害的有機氯代物。用ClO₂處理過的飲用水（pH為5.5～6.5）常含有一定量對人體不利的亞氯酸根離子（ClO₂^—）。2001年我國衛生部規定，飲用水中ClO₂^—的含量應不超過0.2mg·L^-1。
飲用水中CIO₂、CIO₂^—的含量可用連續碘量法進行測定。CIO₂被I^—還原為CIO₂^—、Cl^—的轉化率與溶液pH的關系如下圖所示。當pH≤2.0時，CIO₂^—也能被I^—完全還原成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，CIO₂^—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：調節水樣的pH為7.0～8.0。
步驟3：加入足量的K I晶體。
步驟4：加少量淀粉溶液，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⑤據你現有的知識，寫出步驟4滴定至終點的現象判斷依據為                       
④根據上述分析數據，測得該飲用水樣中CIO₂^—的濃度為　　 　　mol·L^-1（用含字母的代數式表示。）
⑤若飲用水中ClO₂^— 的含量超標，可向其中加入適量的Fe²⁺將ClO₂^— 還原成Cl^—-, 請猜測該反應的氧化產物是           (填化學式)。

Answer 1

①ClO₂^-+4I^-+4H⁺＝Cl^-+2H₂O+2I₂。
②調節溶液的pH不大于2.0。
③錐形瓶溶液由藍色變為無色，且半分鐘不復原
④C(V₂-4V₁)/4V
⑤Fe(OH )₃

試題分析：（1）根據圖像可知，pH≤2.0時，CIO₂^—也能被I^－完全還原成Cl^—，那么I^－要被氧化為碘單質，溶液是酸性溶液，則可正確寫出離子方程式即反應的離子方程式是ClO₂^-+4I^-+4H⁺＝Cl^-+2H₂O+2I₂。
（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。
（3）由于碘遇淀粉顯藍色，所以終點時的現象判斷依據為錐形瓶溶液由藍色變為無色，且半分鐘不復原。
（4）由2ClO₂+2I^－＝2ClO₂^－+I₂和Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI可知
2ClO₂^－    ～    Na₂S₂O₃
則n(ClO₂^－)     c×V₁/1000 n(ClO₂^－)＝2 c×V₁/1000
由ClO₂^－＋4H^＋＋4I^－＝Cl^－＋2I₂＋2H₂O 和Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI可得
ClO₂^－～   2 Na₂S₂O₃
n(ClO₂^－)_總 c×V₂/1000
n(ClO₂^－)_總＝1/2 c×V₂/1000
所以原水樣中ClO₂^－濃度＝[ 1/2 c×V₂/1000－2 c×V₁/1000]/V/1000
＝c(V₂－4V₁)/4V
（5）根據反應4Fe^2＋+ClO₂^－+2H₂O4Fe^3＋+Cl^－+4OH^－，Fe^3＋+ OH^－Fe(OH)₃可知，氧化產物為Fe(OH)₃。
點評：該題是高考中的常見圖像，難度較大，學生不易得分。該題既有定性的分析，也有定量的計算，另外還要結合圖表和圖像，增加了試題的難度。該類試題要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論。