Question

以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体，再用水吸收获得二氧化氯溶液。在此过程中需要控制适宜的温度， 若温度不当，副反应增加，影响生成ClO2气体的纯度，且会影响ClO2气体的吸收率。具体情况如图所示。请回答下列问题

（1）据图可知，反应时需要控制的适宜温度是 ℃，达到此要求采取的适宜措施是 。

（2）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3－氧化成SO42－，写出制备二氧化氯的离子方程式： 。

（3）某校化学学习小组拟以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作为衡量ClO2产率的指标。若取NaClO3样品质量6．0g，通过反应和吸收可得400 mL ClO2溶液，取出20 mL，加入37．00 mL 0．500 mol·(NH4)2Fe(SO4)2 溶液充分反应，过量Fe2+再用0．0500 mol· K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗20．00 mL。反应原理如下：

4H++ClO2+5Fe2+=+5Fe3+ +2H2O 14H+ ++6 Fe2+ =2Cr3+ + 6 Fe3+ +7H2O

试计算ClO2的“产率”。（写出计算过程）

 

Answer 1

（1）30℃，水浴加热（或水浴控制恒温）；（2）15ClO3-+FeS2+14H+=15ClO2+Fe3++7H2O+2SO42-

（3）与K2Cr2O7反应的n（Fe2+）=6n（Cr2O72-）=6×20×10-3L×0．0500mol/L=6×10-3mol；

与ClO2反应的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的产率=

【解析】

试题分析：（1）据图可知，在20℃反应时ClO2气体制取纯度高，但是气体的吸收率较低，在30℃无论是反应制取ClO2气体纯度高还是气体的吸收率都较高。若温度再升高，制取ClO2气体纯度高还是气体的吸收率都降低。所以需要控制的适宜温度是30℃。达到此要求采取的适宜措施是水浴加热（或水浴控制恒温）。（3）由方程式4H++ClO2+5Fe2+=+5Fe3+ +2H2O 14H+ ++6 Fe2+ =2Cr3+ + 6 Fe3+ +7H2O可结合电子得失守恒可得1×n(Fe2+)=5×n(ClO2)+2×3×n(Cr2O72-)．与K2Cr2O7反应的n（Fe2+）=6n（Cr2O72-）=6×20×10-3L×0．0500mol/L=6×10-3mol；与ClO2反应的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“产率”=。

考点：考查反应条件的选择及采取的方法、氧化还原反应中的电子守恒、物质的产率的计算的知识。