Question

ClO₂氣體是一種常用的消毒劑，我國從2000年起逐步用ClO₂代替氯氣對飲用水進行消毒．
（1）消毒水時，ClO₂還可將水中的Fe²⁺、Mn²⁺等轉化成Fe（OH）₃和MnO₂等難溶物除去，在這個過程中，Fe²⁺、Mn²⁺的化合價升高，說明ClO₂具有______ 性．
（2）工業上可以通過下列方法制取ClO₂，請完成該反應化學方程式：2KClO₃+SO₂=2ClO₂+______．
（3）自來水廠用ClO₂處理后的水中，要求ClO₂的濃度在0.1～0.8mg/L之間．碘量法可以檢測水中ClO₂的濃度，步驟如下：
Ⅰ．取一定體積的水樣，加入一定量的碘化鉀，再用氫氧化鈉溶液調至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍．
Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂O₃溶液．（已知：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-）
Ⅲ．加硫酸調節水樣pH至1～3．
操作時，不同pH環境中粒子種類如下圖所示：

請回答：
①操作Ⅰ中反應的離子方程式是______．
②確定操作Ⅱ完全反應的現象是______．
③在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍色，反應的離子方程式是______．
④若水樣的體積為1.0L，在操作Ⅱ時消耗了1.0×10^-3 mol/L 的Na₂S₂O₃溶液10mL，則水樣中ClO₂的濃度是______mg/L．

Answer 1

解：（1）在這個過程中，Fe²⁺、Mn²⁺的化合價升高，則ClO₂的化合價降低，為氧化劑，具有氧化性，故答案為：氧化性；
（2）質量守恒可得：2KClO₃+SO₂=2ClO₂+K₂SO₄，故答案為：K₂SO₄；
（3）①用氫氧化鈉溶液調至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO₂，ClO₂將加入的碘化鉀氧化為I₂，自身被還原成ClO₂^-，離子方程式為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂，故答案為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發生反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-，故藍色會消失，故答案為：藍色消失，半分鐘內不變色
③由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂，離子方程式為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
④S₂O₃^2-～I^-～ClO₂
1 1 1
1.0×10^-3 mol/L×0.01L 1.0×10^-5mol
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=1.0×10^-5mol×67.5×10³mg?mol^-1=0.675mg
由于水樣為 1L，所以 ClO₂ 的濃度為=0.675 mg?L^-1
故答案為：0.675．
分析：（1）根據氧化還原反應中化合價有升也有降，化合價降低的反應物為氧化劑，具有氧化性；
（2）根據質量守恒來配平；
（3）①用氫氧化鈉溶液調至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO₂，ClO₂將加入的碘化鉀氧化為I₂，自身被還原成ClO₂^-，根據化合價升降總數相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發生反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-；
③由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂與淀粉結合再次出現藍色，根據化合價升降總數相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
④根據關系S₂O₃^2-～I^-～ClO₂先計算出ClO₂的物質的量，然后再計算出濃度．
點評：本題主要考查了氧化還原反應、離子方程式式的書寫以及化學計算，難度中等．