Question

（15分）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的关系如下图所示。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

①ClO₂^-+4I^-+4H⁺＝Cl^-+2H₂O+2I₂。
②调节溶液的pH不大于2.0。
③锥形瓶溶液由蓝色变为无色，且半分钟不复原
④C(V₂-4V₁)/4V
⑤Fe(OH )₃

试题分析：（1）根据图像可知，pH≤2.0时，CIO₂^—也能被I^－完全还原成Cl^—，那么I^－要被氧化为碘单质，溶液是酸性溶液，则可正确写出离子方程式即反应的离子方程式是ClO₂^-+4I^-+4H⁺＝Cl^-+2H₂O+2I₂。
（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。
（3）由于碘遇淀粉显蓝色，所以终点时的现象判断依据为锥形瓶溶液由蓝色变为无色，且半分钟不复原。
（4）由2ClO₂+2I^－＝2ClO₂^－+I₂和Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI可知
2ClO₂^－    ～    Na₂S₂O₃
则n(ClO₂^－)     c×V₁/1000 n(ClO₂^－)＝2 c×V₁/1000
由ClO₂^－＋4H^＋＋4I^－＝Cl^－＋2I₂＋2H₂O 和Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI可得
ClO₂^－～   2 Na₂S₂O₃
n(ClO₂^－)_总 c×V₂/1000
n(ClO₂^－)_总＝1/2 c×V₂/1000
所以原水样中ClO₂^－浓度＝[ 1/2 c×V₂/1000－2 c×V₁/1000]/V/1000
＝c(V₂－4V₁)/4V
（5）根据反应4Fe^2＋+ClO₂^－+2H₂O4Fe^3＋+Cl^－+4OH^－，Fe^3＋+ OH^－Fe(OH)₃可知，氧化产物为Fe(OH)₃。
点评：该题是高考中的常见图像，难度较大，学生不易得分。该题既有定性的分析，也有定量的计算，另外还要结合图表和图像，增加了试题的难度。该类试题要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。