Question

5．已知：①ClO₂氣體只能保持在濃度較低狀態下以防止爆炸性分解，且需現合成現用．②ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩定存在．
（1）ClO₂被S^2-還原為ClO₂^-、Cl^-轉化率與pH關系如圖．pH≤2時ClO₂與S^2-反應的離子方程式：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O 
（2）ClO₂對污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明顯的去除效果．某工廠污水中含CN^-amg/L，現用ClO₂將CN^-氧化，生成了兩種無毒無害的氣體，其離子反應方程式為2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-處理100m³這種污水，至少需要ClO₂$\frac{50a}{13}$ mol．

Answer 1

分析 （1）根據圖象可知，pH≤2時ClO₂被還原為Cl^-，根據氧化還原反應的規律結合電子守恒來書寫方程式；
（2）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應生成氮氣與二氧化碳，同時生成氯離子；根據方程式計算需要ClO₂的物質的量．

解答 解：（1）根據圖象可知，pH≤2時ClO₂被還原為Cl^-，所以該反應的離子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
故答案為：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
（2）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應生成氮氣與二氧化碳，同時生成氯離子，反應離子方程式為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-，
100m³廢水中CN^-質量=100m³×ag/m³=100ag，CN^-的物質的量為$\frac{100ag}{26g/mol}$=$\frac{50a}{13}$mol，由方程式可知，至少需要ClO₂的物質的量=$\frac{50a}{13}$mol，
故答案為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-；$\frac{50a}{13}$mol．

點評 本題考察學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應相關知識的運用、有關實驗操作和簡單實驗設計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力，題目有一定的難度．