Question

二氧化氯（ClO₂）是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)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(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有潛在危害的有機(jī)氯代物．用ClO₂處理過(guò)的飲用水（pH為5.5～6.5）常含有一定量對(duì)人體不利的亞氯酸根離子（ClO₂^-）．2001年我國(guó)衛(wèi)生部規(guī)定，飲用水中ClO₂^-的含量應(yīng)不超過(guò)0.2mg?L^-1．飲用水中CIO₂、CIO₂^-的含量可用連續(xù)碘量法進(jìn)行測(cè)定．CIO₂被I^-還原為CIO₂^-、Cl^-的轉(zhuǎn)化率與溶液pH的關(guān)系如圖所示．當(dāng)pH≤2.0時(shí)，CIO₂^-也能被I^-完全還原成Cl^-．反應(yīng)生成的I₂用標(biāo)準(zhǔn)Na₂S₂O₃溶液滴定：
2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI
①請(qǐng)寫(xiě)出pH≤2.0時(shí)，CIO₂^-與I^-反應(yīng)的離子方程式

 

．
②請(qǐng)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟：
步驟1：準(zhǔn)確量取V mL水樣加入到錐形瓶中．
步驟2：調(diào)節(jié)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(diǎn)，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(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
③根⑤據(jù)你現(xiàn)有的知識(shí)，寫(xiě)出步驟4滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象判斷依據(jù)為

 

．
④根據(jù)上述分析數(shù)據(jù)，測(cè)得該飲用水樣中CIO₂^-的濃度為

 

mol?L^-1（用含字母的代數(shù)式表示．）
⑤若飲用水中ClO₂^- 的含量超標(biāo)，可向其中加入適量的Fe²⁺將ClO₂^- 還原成Cl^--，請(qǐng)猜測(cè)該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是

 

（填化學(xué)式）．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量,氧化還原反應(yīng),中和滴定

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）根據(jù)題意ClO₂^-與I^-反應(yīng)在酸性條件進(jìn)行，產(chǎn)物為I₂和Cl^-，根據(jù)質(zhì)量守恒可寫(xiě)出離子方程式；
（2）題目信息提示用的是連續(xù)碘量法進(jìn)行測(cè)定，步驟6又用Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，說(shuō)明步驟5中有碘生成，結(jié)合pH≤2.0時(shí)，ClO₂^-與I^-反應(yīng)的離子方程式可判斷出調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0；
（3）單質(zhì)碘遇淀粉變藍(lán)，當(dāng)單質(zhì)碘和Na₂S₂O₃溶液完全反應(yīng)，沒(méi)有單質(zhì)碘，則藍(lán)色消失；
（4）求飲用水樣中的ClO₂^-的濃度可以用關(guān)系式法以碘單質(zhì)為橋梁正確的找準(zhǔn)ClO₂^-與Na₂S₂O₃的關(guān)系；
（5）Fe²⁺將ClO₂^-還原成Cl^-，F(xiàn)e²⁺ 被氧化為鐵離子，結(jié)合反應(yīng)物不難得出答案．

解答： 解：（1）ClO₂^-與I^-反應(yīng)在酸性條件進(jìn)行，產(chǎn)物為I₂和Cl^-，根據(jù)質(zhì)量守恒可寫(xiě)出離子方程式為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O；
（2）根據(jù)曲線圖示在pH≤2.0時(shí)，ClO₂被I^-還原只生成Cl^-，pH≥7.0時(shí)，ClO₂被I^-還原只生成ClO₂^-；而用ClO₂處理過(guò)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(diào)節(jié)為7.0～8.0，則第一階段滴定時(shí)只是ClO₂被I^-還原只生成ClO₂^-，溶液的ClO₂^-沒(méi)有被I^-還原，所以第二階段滴定前應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0，使ClO₂^-與I^-反應(yīng)，以測(cè)定樣品水樣中亞氯酸根離子的含量，故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0；
（3）單質(zhì)碘遇淀粉變藍(lán)，當(dāng)單質(zhì)碘和Na₂S₂O₃溶液完全反應(yīng)，即達(dá)到滴定終點(diǎn)，沒(méi)有單質(zhì)碘，則藍(lán)色消失，
故答案為：錐形瓶?jī)?nèi)顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘不復(fù)原；
（4）由 2ClO₂+2I^-→2ClO₂^-+I₂ 和2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
     得：ClO₂^-～Na₂S₂O₃
           1      1
       n（ClO₂^-） 

cV1

1000

         
則n（ClO₂^-）=

cV1

1000

由ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O 和2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
得：ClO₂^-～4Na₂S₂O₃
       1      4
   n（ClO₂^-）_總

cV2

1000

     
n（ClO₂^-）_總=

1

4

×

cV2

1000

原水樣中ClO₂^-濃度=

c(V2-4V1)

4V

，
故答案為：

c(V2-4V1)

4V

；
（5）根據(jù)反應(yīng)：12Fe²⁺+3ClO₂^-+6H₂O═8Fe³⁺+4Fe（OH）₃+3Cl^-，所以氧化產(chǎn)物為Fe（OH）₃（FeCl₃），故答案為：Fe（OH）₃（FeCl₃）．

點(diǎn)評(píng)：關(guān)注題目給與的信息從題目中挖掘有用的信息，注意關(guān)鍵詞如本題的連續(xù)碘量法．