问题 填空题

水是生命之源。饮用水消毒作为控制水质的一个重要环节,液氯消毒是最早的饮用水消毒方法。近年来科学家提出,氯气能与水中的有机物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。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不但具有更显著地杀菌能力,而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。

(1)氯气溶于水能杀菌消毒的原因是                                         

(2)在ClO2的制备方法中,有下列两种制备方法:

方法一:NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O

方法二:C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4=24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4

用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒,其主要原因是                                   

(3)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ClO2的含量应不超过0.2 mg·L-1

饮用水中ClO2、ClO2的含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I还原为ClO2、Cl的转化率与溶液pH的关系如图所示。当pH≤2.0时,ClO2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,ClO2与I反应的离子方程式                                           。

②配制Na2S2O3标准溶液时,使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量简外,还需要下图中的    (填字母代号)。

                             

a            b            c         d         e

③请完成相应的实验步骤:

步骤1:准确量取VmL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KI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:调节溶液的pH≤2.0。

步骤6;再用c mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2mL。

④滴定终点的现象是                                                  

⑤根据上述分析数据,测得该引用水样中的ClO2的浓度为     mg·L-1(用含字母的代数式表示)。

(4)判断下列操作对ClO2的浓度测定结果的影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)

① 若在配制标准溶液过程中,烧杯中的Na2S2O3溶液有少量溅出,使测定结果                  

② 若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使测定结果        

答案

(1)生成的HClO具有强氧化性,可以杀菌(2分)

(2)方法二制备的ClO2中不含Cl2(2分)

(3)①ClO2+4H+4I=Cl+2I2+2H2O(2分)

②a    c(2分)

③(溶液由蓝色变为无色,(2分)⑤×103(2分)

(4)①偏高 (2分)  ②偏低(2分)

题目分析:(1)氯气的自来水消毒属于氢氧化性消毒,因此原理是氯气与水反应生成的HClO有强氧化性,起到杀菌消毒作用。

(2)根据题干中的介绍,氯气用于自来水消毒容易生成对人体有害的有机氯代物,所以方法二中产生的ClO2气体中不含氯气,因此制得的二氧化氯更加的安全。

(3) ①从本题题干和图像中得知,溶液pH≤2.0时,ClO2被I- 还原为Cl,因此反应的离子方程式为ClO2+4H+4I=Cl+2I2+2H2O,要注意酸性环境。

②一定浓度溶液的配制需要使用的仪器主要的还有容量瓶、胶头滴管,故选ac。④待滴定溶液中含有碘单质,因此与淀粉作用显蓝色,所以加入Na2S2O3 与单质碘反应,当碘反应完的时候,溶液不显蓝色,故描述时要注意规范表达。

⑤本小题计算稍微有些复杂,首先要了解整个滴定的过程:含有ClO2、ClO2的水,碱性下加KI溶液把ClO2 反应为ClO2,生成的碘单质用标准液滴定;得到的总的ClO2再在酸性条件下与KI反应,又生成一部分碘单质,再用标准液滴定。因此整个过程分为两个阶段。

第一步滴定(生成了一部分ClO2):2ClO2+2I= 2ClO2+  I2

2Na2S2O+ I2  =Na2S4O6+2NaI

cV1      0.5cV1         cV1    0.5cV1

第二步滴定(反应总的ClO2)ClO2+ 4H+4I=Cl+ 2I2 +2H2O

2Na2S2O3+I=  Na2S4O6+2NaI

0.25cV2            0.5cV2                  cV2    0.5cV2

引用水样中的ClO2的浓度等于总的ClO2减去第一步滴定产生的ClO2,因此有:

C(ClO2)=n(ClO2)—n(ClO2)/V=0.25cV2—cV1 /V,要注意化成质量浓度,所以C(ClO2)= ×103 mg·L-1

(4)①滴定过程中若有标准液溅出损失,则从滴定管上读出的标准液体积偏高,所以计算得到的浓度结果会偏大。

②若在滴定终点读取标准液体积时,俯视读数,则读出的标准液体积会偏小,所以计算得到的浓度会偏低。

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