Question

【題目】二氧化氯(ClO2)作為一種高效強氧化劑已被聯合國世界衛生組織(WHO)列為AI級安全消毒劑。常溫下二氧化氯為黃綠色或橘黃色氣體，性質非常不穩定，溫度過高或水溶液中ClO2的質量分數高于30％等均有可能引起爆炸，易與堿液反應生成鹽和水。

（1）某研究小組設計如圖所示實驗制備ClO2溶液，其反應的化學方程式為2KClO3+H2C2O4+2H2SO42KHSO4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O。

①在反應開始之前將燒杯中的水加熱到80℃，然后停止加熱，并使其溫度保持在60～80℃之間。控制溫度的目的是__________________，圖示裝置中缺少的一種必須的玻璃儀器是_______。

②裝置A用于溶解產生的二氧化氯氣體，其中最好盛放_________(填字母)。

A．20mL 60℃的溫水 B．100mL冰水 C．100mL飽和食鹽水 D．100mL沸水

③在燒瓶中加入12.25g KClO3和9g草酸(H2C2O4)，然后再加入足量的稀硫酸，水浴加熱，反應后生成ClO2的質量為__________________

（2）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-)。飲用水中ClO2、ClO2-的含量可用連續碘量法進行測定，實驗步驟如下：

步驟1：準確量取一定體積的水樣加入錐形瓶中；

步驟2：調節水樣的pH至7.0～8.0；

步驟3：加入足量的KI晶體；

步驟4：加入少量指示劑，用一定濃度的Na2S2O3溶液滴定至終點；

步驟5：再調節溶液的pH≤2.0；

步驟6：繼續用相同濃度的Na2S2O3溶液滴定至終點。

①步驟1中若要量取20.00mL水樣，則應選用的儀器是_______________。

②步驟1～4的目的是測定水樣中ClO2的含量，其反應的化學方程式為：2ClO2+2KI＝2KClO2+I2，2Na2S2O3+I2＝Na2S4O6+2NaI，則步驟4中加入的指示劑為_____________，滴定達到終點時溶液的顏色變化為____________________。

③步驟5的目的是使I－將溶液中的ClO2-還原為Cl－以測定其含量，該反應的離子方程式為：_____________________________________________。

④若飲用水中ClO2-的含量超標，可向其中加入適量的Fe2+將ClO2-還原為Cl－，則該反應的氧化產物為_____(填化學式)。

Answer 1

【答案】使反應正常進行，并防止溫度過高引起爆炸 溫度計 B 6.75g 酸式滴定管 淀粉溶液 溶液藍色褪去，且30秒內不恢復藍色 ClO2-+4I-+4H+＝Cl-+2I2+2H2O Fe(OH)3

【解析】

（1）①根據溫度對二氧化氯的水溶液性質的影響分析解答；要控制溫度需要溫度計；

②常溫下二氧化氯為黃綠色或橘黃色氣體，性質非常不穩定，在較高溫度下或水溶液中ClO2的質量分數高于30％易發生爆炸，據此解答；

③根據氯酸鉀和草酸的質量關系判斷反應的過量問題，計算生成二氧化氯的質量；

（2）①根據水樣呈酸性判斷需要的測量儀器；

②根據碘遇淀粉變藍，分析解答；

③根據I-被氧化為I2，ClO2-還原為Cl-書寫離子方程式；

④根據亞鐵離子易被氧化為鐵離子結合溶液的酸堿性分析判斷。

（1）①由題目所給信息可知，溫度過高，二氧化氯的水溶液有可能爆炸，所以控制溫度的目的是：使反應正常進行，并防止溫度過高引起爆炸；由于反應時溫度保持在60～80℃之間，所以缺少的一種必須的玻璃儀器是溫度計；

②裝置A用于溶解產生的二氧化氯氣體，為防止溫度過高或水溶液中ClO2的質量分數高于30％而爆炸，應在100mL冰水中吸收，則B符合；

③n（KClO3）=12.25g÷122.5g/mol=0.1mol，n（H2C2O4）=9g÷90g/mol=0.1mol，根據方程式2KClO3+H2C2O4+2H2SO42KHSO4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O可知H2C2O4過量，用KClO3的量計算，則生成的n（ClO2）=0.1mol，m（ClO2）=0.1mol×67.5g/mol=6.75g；

（2）①根據題意水樣pH為5.5～6.5，呈酸性，因此若要量取20.00mL水樣，則應選用的儀器是酸式滴定管；

②根據題意可知滴定過程中出現了碘單質，碘遇淀粉變藍，故選淀粉做指示劑。滴定到終點時，碘單質正好反應完，故滴定達到終點時溶液的顏色變化為溶液藍色褪去，且30秒內不恢復藍色；

③步驟5的目的是用I-將溶液中的ClO2-還原為Cl-以測定其含量，則I-被氧化為I2，故該反應的離子方程式為ClO2-+4I-+4H+＝Cl-+2I2+2H2O；

④若飲用水中ClO2-的含量超標，可向其中加入適量的Fe2+將ClO2-還原為Cl－，亞鐵離子被氧化為鐵離子，由于溶液的酸性較弱，則鐵離子轉化為氫氧化鐵，因此該反應的氧化產物為Fe(OH)3。