Question

以黃鐵礦(FeS₂)、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應制備二氧化氯氣體，再用水吸收獲得二氧化氯溶液。在此過程中需要控制適宜的溫度， 若溫度不當，副反應增加，影響生成ClO₂氣體的純度，且會影響ClO₂氣體的吸收率。具體情況如圖所示。請回答下列問題

（1）據圖可知，反應時需要控制的適宜溫度是    ℃，達到此要求采取的適宜措施是               。
（2）已知：黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下被ClO₃^－氧化成SO₄^2－，寫出制備二氧化氯的離子方程式：                              。
（3）某�；瘜W學習小組擬以“m(ClO₂)/m(NaClO₃)”作為衡量ClO₂產率的指標。若取NaClO₃樣品質量6．0g，通過反應和吸收可得400 mL ClO₂溶液，取出20 mL，加入37．00 mL 0．500mol·(NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 溶液充分反應，過量Fe²⁺再用0．0500 mol· K₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗20．00 mL。反應原理如下：
4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺=+5Fe³⁺ +2H₂O    14H⁺ ++6 Fe²⁺ =2Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ +7H₂O
試計算ClO₂的“產率”。（寫出計算過程）                                  

Answer 1

（1）30℃，水浴加熱（或水浴控制恒溫）；（2）15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺=15ClO₂+Fe³⁺+7H₂O+2SO₄^2-
（3）與K₂Cr₂O₇反應的n（Fe²⁺）=6n（Cr₂O₇^2-）=6×20×10^-3L×0．0500mol/L=6×10^-3mol；
與ClO₂反應的n（Fe²⁺）=37×10^-3L×0．0500mol/L-6×10^-3mol=1．25×10^-2mol
n(ClO₂)= ×1．25×10^-2mol=2．5×10^-3mol
ClO₂的產率=

試題分析：（1）據圖可知，在20℃反應時ClO₂氣體制取純度高，但是氣體的吸收率較低，在30℃無論是反應制取ClO₂氣體純度高還是氣體的吸收率都較高。若溫度再升高，制取ClO₂氣體純度高還是氣體的吸收率都降低。所以需要控制的適宜溫度是30℃。達到此要求采取的適宜措施是水浴加熱（或水浴控制恒溫）。（3）由方程式4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺=+5Fe³⁺ +2H₂O    14H⁺ ++6 Fe²⁺ =2Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ +7H₂O可結合電子得失守恒可得1×n(Fe²⁺)=5×n(ClO₂)+2×3×n(Cr₂O₇^2-)．與K₂Cr₂O₇反應的n（Fe²⁺）=6n（Cr₂O₇^2-）=6×20×10^-3L×0．0500mol/L=6×10^-3mol；與ClO₂反應的n（Fe²⁺）=37×10^-3L× 0．0500mol/L -6×10^-3mol=1．25×10^-2mol。所以n(ClO₂)=×1．25×10^-2mol=2．5×10^-3mol。ClO₂的“產率”=。