Question

1．Cl₂、ClO₂等氣體可作為水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑．我國從2 000年起逐步用ClO₂代替氯氣對飲用水進行消毒．
（1）工業制漂白粉的化學方程式為2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．
（2）消毒水時，ClO₂還可將水中的Fe²⁺、Mn²⁺等轉化成Fe（OH）₃和MnO₂等難溶物除去，說明ClO₂具有氧化性．
（3）工業上在80℃時電解氯化鈉溶液得到 NaClO₃，然后與鹽酸反應得到ClO₂．電解時生成ClO₃^-的電極反應式為Cl^-+3H₂O-6e^-=ClO₃^-+6H⁺．
（4）自來水廠用ClO₂處理后的水中，要求ClO₂的濃度在0.1～0.8mg/L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，加入一定量的碘化鉀，再用氫氧化鈉溶液調至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍．
Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂O₃溶液．（已知：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-）
Ⅲ．加硫酸調節水樣pH至1～3．
操作時，不同pH環境中粒子種類如圖所示：
請回答：
①操作Ⅰ中反應的離子方程式是2ClO₂+2I^-=I₂+2ClO₂^-．
②確定操作Ⅱ完全反應的現象是溶液藍色褪去，且半分鐘內不恢復原色．
③在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍色，反應的離子方程式是ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2I₂+Cl^-+2H₂O．
④若水樣的體積為1.0L，在操作Ⅱ時消耗了1.0×10^-3 mol/L的Na₂S₂O₃溶液10mL，則水樣中ClO₂的濃度是0.675mg/L．

Answer 1

分析 （1）利用氯氣與消石灰反應制備漂白粉，反應生成氯化鈣、次氯酸鈣與水；
（2）反應中Fe、Mn元素化合價升高，被氧化；
（3）工業上在80℃時電解氯化鈉溶液得到 NaClO₃，氯離子發生氧化反應得到ClO₃^-，根據O元素守恒，可知有水參加反應，根據電荷守恒可知有氫離子生成；
（4）①ClO₂具有氧化性，加入淀粉后溶液變藍，說明I^-被氧化性I₂，由圖可知中性條件下生成ClO₂^-，配平書寫離子方程式；
②加入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時，碘反應完畢，溶液藍色褪去；
③由圖可知，酸性條件下ClO₂^-具有氧化性，將I^-被氧化性I₂，自身被還原為Cl^-；
④根據電子轉移守恒、2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，可知關系式：2ClO₂～I₂～2S₂O₃^2-，結合關系式計算．

解答 解：（1）利用氯氣與消石灰反應制備漂白粉，反應生成氯化鈣、次氯酸鈣與水，反應方程式為：2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
故答案為：2Cl₂+2Ca（OH）₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（2）反應中Fe、Mn元素化合價升高，被氧化，說明ClO₂具有氧化性，
故答案為：氧化性；
（3）工業上在80℃時電解氯化鈉溶液得到 NaClO₃，氯離子發生氧化反應得到ClO₃^-，根據O元素守恒，可知有水參加反應，根據電荷守恒可知有氫離子生成，電極反應式為：Cl^-+3H₂O-6e^-=ClO₃^-+6H⁺，
故答案為：Cl^-+3H₂O-6e^-=ClO₃^-+6H⁺；
（4）①ClO₂具有氧化性，加入淀粉后溶液變藍，說明I^-被氧化性I₂，由圖可知中性條件下生成ClO₂^-，反應離子方程式為：2ClO₂+2I^-=I₂+2ClO₂^-，
故答案為：2ClO₂+2I^-=I₂+2ClO₂^-；
②加入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時，溶液藍色褪去，且半分鐘內不恢復原色，說明滴定到終點，
故答案為：溶液藍色褪去，且半分鐘內不恢復原色；
③由圖可知，酸性條件下ClO₂^-具有氧化性，將I^-被氧化性I₂，自身被還原為Cl^-，反應離子方程式為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2I₂+Cl^-+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2I₂+Cl^-+2H₂O；
④設1L水樣中ClO₂為xg，則：
2ClO₂～～I₂～～2S₂O₃^2-，
135g          2mol
xg           1.0×10^-3 mol/L×0.01mL         
所以135g：xg=2mol：1.0×10^-3 mol/L×0.01mL
解答x=6.75×10^-4
則水樣中ClO₂的濃度是0.675mg/L
故答案為：0.675．

點評 本題考查氧化還原反應基本概念、氧化還原方程式書寫、氧化還原反應滴定等，注意根據不同pH環境與粒子種類關系圖判斷發生的反應，是對學生綜合能力的考查，難度中等．