Question

(13分)實驗室用下列方法測定某水樣中O₂的含量。

(1)實驗原理

用如圖所示裝置，使溶解在水中的O₂在堿性條件下將Mn²⁺氧化成MnO(OH)₂，反應的離子方程式為                             。

再用I^-將生成的MnO(OH)₂再還原為Mn²⁺，反應的離子方程式為： MnO(OH)₂+2I^—+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O。

然后用Na₂S₂O₃ 標準溶液滴定生成的I₂，反應方程式為： I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆。

(2)實驗步驟

① 打開止水夾a 和b，從A 處向裝置內鼓入過量N₂，此操作的目的是           ；

② 用注射器抽取某水樣20.00 mL從A 處注入錐形瓶；

③ 再分別從A 處注入含m mol NaOH溶液及過量的MnSO₄ 溶液；

④ 完成上述操作后，關閉a、b，將錐形瓶中溶液充分振蕩；

⑤ 打開止水夾a、b，分別從A 處注人足量NaI溶液及含n mol H₂SO₄的硫酸溶液；

⑥ 重復④ 的操作。

⑦ 取下錐形瓶，向其中加入2～3滴       作指示劑；

⑧ 用0.005 mol · L^—1Na₂S₂O₃ 滴定至終點。

(3)數據分析

①若滴定過程中消耗的Na₂S₂O₃ 標準溶液體積為3.90 mL，則此水樣中氧（O₂）的含量為      （單位：mg·L^—1）。

②若未用Na₂S₂O₃標準溶液潤洗滴定管，則測得水樣中O₂的含量將      (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。

③實驗要求加入適量的H₂SO₄使溶液接近中性，其原因是      。

 

Answer 1

【答案】

（1）2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO(OH)₂ 

(2)①趕走裝置內空氣，避免空氣中的O₂的干擾    ⑦淀粉溶液

（3）①7.8mg·L^—1  (3分)     ② 偏大  

③若堿過量，則Mn(OH)₂不能全部轉變為Mn²⁺，而酸過量時，滴定過程中Na₂S₂O₃可與酸反應

【解析】(1)注意從題給條件中挖掘信息：反應物有O₂、OH^-(在堿性條件下)、Mn²⁺，發生氧化還原反應，生成MnO(OH)₂，利用化合價升降相等配平O₂、Mn²⁺、MnO(OH)₂系數，再利用電荷守恒配平OH^-的系數，最后可用原子守恒檢查方程式的配平是否正確；

（2）①—④完成后，發生2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO(OH)₂  ，

⑤—⑥完成后，發生MnO(OH)₂+2I^—+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O，

⑦—⑧完成后，發生I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，故⑦中淀粉做指示劑，顏色變化為藍色變無色

（3）①根據（1）中的三個方程式，可以看出物質間的定量關系：

O₂ →2 MnO(OH)₂ → 2 I₂ → 4 Na₂S₂O₃，

即該題的思路是利用Na₂S₂O₃溶液定量測定某水樣中O₂的含量；

O₂  →→→→ 4 Na₂S₂O₃，

 1             4

n(O₂)    0.005 mol · L^—1×（3.90×10^-3）L=1.95×10^-5 mol

則n(O₂)= 1.95×10^-5 mol÷4=4.875×10^-6 mol

此水樣中氧（O₂）的含量為[（4.875×10^-6 mol）×32g.mol^-1×1000mg.g^-1]/0.02L=7.8mg·L^—1；

②“若未用Na₂S₂O₃標準溶液潤洗滴定管”，則C（Na₂S₂O₃）減小，V（Na₂S₂O₃）增大即滴定管的讀數增大，所以n(O₂)增大，故測得水樣中O₂的含量將偏大；