Question

【題目】氯及其化合物有廣泛用途。二氧化氯是一種新型的消毒劑。

①NaClO2中Cl的化合價為____________。

②實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制備ClO2，產(chǎn)物除ClO2外，還有Cl2，KCl等，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 __________。若生成11.2L氯氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況），轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 _________。

③ClO2和Cl2在消毒時自身均被還原為Cl－，則常溫常壓下，等體積的ClO2的消毒能力是Cl2的_________倍。

④自來水廠用ClO2處理后的水中，要求ClO2的濃度在0.1﹣0.8 mgL－1之間。碘量法可以檢測水中ClO2的濃度（不同pH環(huán)境中粒子種類如圖所示），步驟如下：

Ⅰ.取一定體積的水樣，加入一定量的碘化鉀，再將反應(yīng)后溶液調(diào)至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)。

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

Ⅲ.加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1﹣3。

請問答：

若水樣的體積為1.0L，在操作II時消耗了1.0×10－3molL－1的Na2S2O3溶液10mL．則水樣中ClO2的濃度是_____ mgL－1。

Answer 1

【答案】+3 2KClO3+4HCl=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O NA或6.02×1023 2.5 0.675

【解析】

①由化合價代數(shù)和為0判斷Cl的化合價；

②實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制備ClO2，產(chǎn)物除ClO2外，還有Cl2，KCl等，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等、原子守恒可書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式，結(jié)合化合價的變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目；

③根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目進(jìn)行判斷；

④操作I調(diào)至溶液呈中性，此條件下ClO2將加入的碘化鉀氧化為I2，自身被還原成ClO2-，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平反應(yīng)方程式，操作II加入一定量 Na2S2O3溶液，發(fā)生反應(yīng)2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，使I2還原為I-；從而可得關(guān)系S2O32-～I-～ClO2，先計(jì)算出ClO2的物質(zhì)的量，然后再計(jì)算出濃度。

①NaClO2中Na為+1價、O為2價，由化合價代數(shù)和為0可知Cl為+3價；故答案為：+3；

②實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制備ClO2，產(chǎn)物除ClO2外，還有Cl2，KCl等，可知反應(yīng)的方程式為2KClO3+4HCl=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O，由方程式可知生成11.2L氯氣，即0.5mol，應(yīng)消耗1molKClO3，反應(yīng)中KClO3中Cl元素化合價由+5價降低到+4價，HCl中Cl元素化合價由-1價升高到0價，則生成0.5mol氯氣轉(zhuǎn)移1mol電子，數(shù)目為NA或6.02×1023；故答案為：2KClO3+4HCl=2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O；NA或6.02×1023；

③C1O2和Cl2在消毒時自身均被還原為Cl，每1molC1O2被還原為Cl，要得5mol電子，每1molC12被還原為Cl，要得2mol電子，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等可知等體積的C1O2的消毒能是Cl2的2.5倍；故答案為：2.5；

④操作I調(diào)至溶液呈中性，此條件下ClO2將加入的碘化鉀氧化為I2，自身被還原成ClO2-，發(fā)生反應(yīng)：2ClO2+2I-=2ClO2-+I2，操作II加入一定量Na2S2O3溶液，發(fā)生反應(yīng)2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，使I2還原為I-，藍(lán)色會消失，可得關(guān)系式：2S2O32~I2~2ClO2，n(ClO2)=n(S2O32-)=1.0×105mol，m(ClO2)=n(ClO2)×M(ClO2)=1.0×105mol×67.5gmol1=6.75×10-4g=0.675mg，由于水樣為1L，所以ClO2的濃度為：；故答案為：0.675。