Question

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        。

Answer 1

(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）

试题分析：（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
2Na₂S₂O₃ ＋ 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＋I₂ =  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_总(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。