Question

【题目】二氧化氯(ClO2)作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为AI级安全消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，温度过高或水溶液中ClO2的质量分数高于30％等均有可能引起爆炸，易与碱液反应生成盐和水。

（1）某研究小组设计如图所示实验制备ClO2溶液，其反应的化学方程式为2KClO3+H2C2O4+2H2SO42KHSO4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O。

①在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其温度保持在60～80℃之间。控制温度的目的是__________________，图示装置中缺少的一种必须的玻璃仪器是_______。

②装置A用于溶解产生的二氧化氯气体，其中最好盛放_________(填字母)。

A．20mL 60℃的温水 B．100mL冰水 C．100mL饱和食盐水 D．100mL沸水

③在烧瓶中加入12.25g KClO3和9g草酸(H2C2O4)，然后再加入足量的稀硫酸，水浴加热，反应后生成ClO2的质量为__________________

（2）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-)。饮用水中ClO2、ClO2-的含量可用连续碘量法进行测定，实验步骤如下：

步骤1：准确量取一定体积的水样加入锥形瓶中；

步骤2：调节水样的pH至7.0～8.0；

步骤3：加入足量的KI晶体；

步骤4：加入少量指示剂，用一定浓度的Na2S2O3溶液滴定至终点；

步骤5：再调节溶液的pH≤2.0；

步骤6：继续用相同浓度的Na2S2O3溶液滴定至终点。

①步骤1中若要量取20.00mL水样，则应选用的仪器是_______________。

②步骤1～4的目的是测定水样中ClO2的含量，其反应的化学方程式为：2ClO2+2KI＝2KClO2+I2，2Na2S2O3+I2＝Na2S4O6+2NaI，则步骤4中加入的指示剂为_____________，滴定达到终点时溶液的颜色变化为____________________。

③步骤5的目的是使I－将溶液中的ClO2-还原为Cl－以测定其含量，该反应的离子方程式为：_____________________________________________。

④若饮用水中ClO2-的含量超标，可向其中加入适量的Fe2+将ClO2-还原为Cl－，则该反应的氧化产物为_____(填化学式)。

Answer 1

【答案】使反应正常进行，并防止温度过高引起爆炸 温度计 B 6.75g 酸式滴定管 淀粉溶液 溶液蓝色褪去，且30秒内不恢复蓝色 ClO2-+4I-+4H+＝Cl-+2I2+2H2O Fe(OH)3

【解析】

（1）①根据温度对二氧化氯的水溶液性质的影响分析解答；要控制温度需要温度计；

②常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，在较高温度下或水溶液中ClO2的质量分数高于30％易发生爆炸，据此解答；

③根据氯酸钾和草酸的质量关系判断反应的过量问题，计算生成二氧化氯的质量；

（2）①根据水样呈酸性判断需要的测量仪器；

②根据碘遇淀粉变蓝，分析解答；

③根据I-被氧化为I2，ClO2-还原为Cl-书写离子方程式；

④根据亚铁离子易被氧化为铁离子结合溶液的酸碱性分析判断。

（1）①由题目所给信息可知，温度过高，二氧化氯的水溶液有可能爆炸，所以控制温度的目的是：使反应正常进行，并防止温度过高引起爆炸；由于反应时温度保持在60～80℃之间，所以缺少的一种必须的玻璃仪器是温度计；

②装置A用于溶解产生的二氧化氯气体，为防止温度过高或水溶液中ClO2的质量分数高于30％而爆炸，应在100mL冰水中吸收，则B符合；

③n（KClO3）=12.25g÷122.5g/mol=0.1mol，n（H2C2O4）=9g÷90g/mol=0.1mol，根据方程式2KClO3+H2C2O4+2H2SO42KHSO4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O可知H2C2O4过量，用KClO3的量计算，则生成的n（ClO2）=0.1mol，m（ClO2）=0.1mol×67.5g/mol=6.75g；

（2）①根据题意水样pH为5.5～6.5，呈酸性，因此若要量取20.00mL水样，则应选用的仪器是酸式滴定管；

②根据题意可知滴定过程中出现了碘单质，碘遇淀粉变蓝，故选淀粉做指示剂。滴定到终点时，碘单质正好反应完，故滴定达到终点时溶液的颜色变化为溶液蓝色褪去，且30秒内不恢复蓝色；

③步骤5的目的是用I-将溶液中的ClO2-还原为Cl-以测定其含量，则I-被氧化为I2，故该反应的离子方程式为ClO2-+4I-+4H+＝Cl-+2I2+2H2O；

④若饮用水中ClO2-的含量超标，可向其中加入适量的Fe2+将ClO2-还原为Cl－，亚铁离子被氧化为铁离子，由于溶液的酸性较弱，则铁离子转化为氢氧化铁，因此该反应的氧化产物为Fe(OH)3。