Question

【題目】自來水是自然界中的淡水經(jīng)過絮凝、沉淀、過濾、消毒等工藝處理后得到的。常用的自來水消毒劑有二氧化氯（ClO2）和高鐵酸鉀（K2FeO4）等。

（1）某研究小組用下圖裝置制備少量ClO2（夾持裝置已略去）。

資料：ClO2常溫下為易溶于水而不與水反應(yīng)的氣體，水溶液呈深黃綠色，11℃時(shí)液化成紅棕色液體。以NaClO3和HCl的乙醇溶液為原料制備ClO2的反應(yīng)為2NaClO3 + 4HCl= 2ClO2↑+ Cl2↑+ 2NaCl + 2H2O。

①冰水浴的作用是____________。

② NaOH溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為________________。

（2）將ClO2水溶液滴加到KI溶液中，溶液變棕黃；再向其中加入適量CCl4，振蕩、靜置，觀察到____，證明ClO2具有氧化性。

（3）ClO2在殺菌消毒過程中會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物亞氯酸鹽（ClO2-），需將其轉(zhuǎn)化為Cl-除去。下列試劑中，可將ClO2-轉(zhuǎn)化為Cl-的是_____________________（填字母序號(hào)）。

a. FeSO4 b. O3 c. KMnO4 d. SO2

（4）K2FeO4是一種新型、綠色的多功能凈水劑，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、滅菌、消毒、脫色、除臭等性能為一體。實(shí)驗(yàn)室制備K2FeO4的方法如下：在冰水浴中，向KClO和KOH的混合溶液中少量多次加入硝酸鐵，并不斷攪拌。

①上述制備K2FeO4反應(yīng)的離子方程式為______________________。

②凈水過程中，K2FeO4起到吸附、絮凝作用的原理是____________。

Answer 1

【答案】分離Cl2和ClO2 Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 溶液分層，下層為紫色 ad 3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O 凈水過程中，FeO42-發(fā)揮氧化作用，被還原成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體，起到吸附、絮凝作用

【解析】

（1）①根據(jù)反應(yīng)2NaClO3 + 4HCl= 2ClO2↑+ Cl2↑+2NaCl+2H2O 可知，制備ClO2的同時(shí)生成氯氣，利用ClO2 11℃時(shí)液化成紅棕色液體，可用冰水浴將Cl2和ClO2分離，獲得純凈的ClO2，

答案為：分離Cl2和ClO2；

② NaOH溶液為尾氣處理裝置，作用是吸收產(chǎn)生的氯氣，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，

答案為：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O

（2）向混合后的溶液中加入適量CCl4，振蕩、靜置，CCl4密度比水大，且不溶于水，若觀察到溶液分層，且下層為紫色，說明溶液中生成碘單質(zhì)，進(jìn)一步說明將ClO2水溶液滴加到KI溶液中發(fā)生反應(yīng)，碘離子由-1價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，化合價(jià)升高被氧化，則證明ClO2具有氧化性。

答案為：溶液分層，下層為紫色；

（3）需將ClO2-其轉(zhuǎn)化為Cl-除去，氯元素的化合價(jià)從+3價(jià)變?yōu)?/span>-1價(jià)，化合價(jià)降低得電子，被還原，需要加入還原劑，

a. FeSO4中亞鐵離子具有還原性，可以做還原劑，故a符合；

b. O3具有強(qiáng)氧化性，故b不符合；

c. KMnO4具有強(qiáng)氧化性，故c不符合；

d. SO2具有還原性，可以做還原劑，故d符合；

答案為ad；

（4）K2FeO4是一種新型、綠色的多功能凈水劑，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、滅菌、消毒、脫色、除臭等性能為一體。實(shí)驗(yàn)室制備K2FeO4的方法如下：在冰水浴中，向KClO和KOH的混合溶液中少量多次加入硝酸鐵，并不斷攪拌。

①在冰水浴中，向KClO和KOH的混合溶液中少量多次加入硝酸鐵，生成高鐵酸鉀，Fe3+從+3價(jià)升高到+6價(jià)的FeO42-，失去3個(gè)電子，ClO-中氯元素從+1價(jià)變?yōu)?/span>-1價(jià)的氯離子，得到2個(gè)電子，最小公倍數(shù)為6，則ClO-和Cl-的系數(shù)為3，Fe3+和FeO42-系數(shù)為2，根據(jù)物料守恒，可得離子方程式為3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O，

答案為：3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

②凈水過程中，FeO42-發(fā)揮氧化作用，被還原成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體，起到吸附、絮凝作用，

答案為：凈水過程中，FeO42-發(fā)揮氧化作用，被還原成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體，起到吸附、絮凝作用。