Question

二氧化氯（ClO₂）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂．与Cl₂相比，ClO₂不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物．用ClO₂处理过的饮用水（pH为5.5～6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子（ClO₂^-）．2001年我国卫生部规定，饮用水中ClO₂^-的含量应不超过0.2mg?L^-1．饮用水中CIO₂、CIO₂^-的含量可用连续碘量法进行测定．CIO₂被I^-还原为CIO₂^-、Cl^-的转化率与溶液pH的关系如图所示．当pH≤2.0时，CIO₂^-也能被I^-完全还原成Cl^-．反应生成的I₂用标准Na₂S₂O₃溶液滴定：
2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI
①请写出pH≤2.0时，CIO₂^-与I^-反应的离子方程式

 

．
②请完成相应的实验步骤：
步骤1：准确量取V mL水样加入到锥形瓶中．
步骤2：调节水样的pH为7.0～8.0．
步骤3：加入足量的K I晶体．
步骤4：加少量淀粉溶液，用c mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₁mL．
步骤5：

 

．
步骤6：再用c mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
③根⑤据你现有的知识，写出步骤4滴定至终点的现象判断依据为

 

．
④根据上述分析数据，测得该饮用水样中CIO₂^-的浓度为

 

mol?L^-1（用含字母的代数式表示．）
⑤若饮用水中ClO₂^- 的含量超标，可向其中加入适量的Fe²⁺将ClO₂^- 还原成Cl^--，请猜测该反应的氧化产物是

 

（填化学式）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,氧化还原反应,中和滴定

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）根据题意ClO₂^-与I^-反应在酸性条件进行，产物为I₂和Cl^-，根据质量守恒可写出离子方程式；
（2）题目信息提示用的是连续碘量法进行测定，步骤6又用Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，说明步骤5中有碘生成，结合pH≤2.0时，ClO₂^-与I^-反应的离子方程式可判断出调节溶液的pH≤2.0；
（3）单质碘遇淀粉变蓝，当单质碘和Na₂S₂O₃溶液完全反应，没有单质碘，则蓝色消失；
（4）求饮用水样中的ClO₂^-的浓度可以用关系式法以碘单质为桥梁正确的找准ClO₂^-与Na₂S₂O₃的关系；
（5）Fe²⁺将ClO₂^-还原成Cl^-，Fe²⁺ 被氧化为铁离子，结合反应物不难得出答案．

解答： 解：（1）ClO₂^-与I^-反应在酸性条件进行，产物为I₂和Cl^-，根据质量守恒可写出离子方程式为：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案为：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O；
（2）根据曲线图示在pH≤2.0时，ClO₂被I^-还原只生成Cl^-，pH≥7.0时，ClO₂被I^-还原只生成ClO₂^-；而用ClO₂处理过的饮用水，其pH为5.5～6.5，所以其中既含有ClO₂，又含有ClO₂^-，若将溶液的pH调节为7.0～8.0，则第一阶段滴定时只是ClO₂被I^-还原只生成ClO₂^-，溶液的ClO₂^-没有被I^-还原，所以第二阶段滴定前应调节溶液的pH≤2.0，使ClO₂^-与I^-反应，以测定样品水样中亚氯酸根离子的含量，故答案为：调节溶液的pH≤2.0；
（3）单质碘遇淀粉变蓝，当单质碘和Na₂S₂O₃溶液完全反应，即达到滴定终点，没有单质碘，则蓝色消失，
故答案为：锥形瓶内颜色由蓝色变为无色，且半分钟不复原；
（4）由 2ClO₂+2I^-→2ClO₂^-+I₂ 和2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI
     得：ClO₂^-～Na₂S₂O₃
           1      1
       n（ClO₂^-） 

cV1

1000

         
则n（ClO₂^-）=

cV1

1000

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

cV2

1000

     
n（ClO₂^-）_总=

1

4

×

cV2

1000

原水样中ClO₂^-浓度=

c(V2-4V1)

4V

，
故答案为：

c(V2-4V1)

4V

；
（5）根据反应：12Fe²⁺+3ClO₂^-+6H₂O═8Fe³⁺+4Fe（OH）₃+3Cl^-，所以氧化产物为Fe（OH）₃（FeCl₃），故答案为：Fe（OH）₃（FeCl₃）．

点评：关注题目给与的信息从题目中挖掘有用的信息，注意关键词如本题的连续碘量法．