Question

【题目】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。具体情况如下图所示。

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6.0 g，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·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反应，过量Fe2＋再用0.0500 mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗20.00 mL。反应原理如下：

4H＋＋ClO2＋5Fe2＋===Cl－＋5Fe3＋＋2H2O

14H＋＋6Fe2＋＋Cr2O72－===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

试计算ClO2的“产率”为_________________________。

Answer 1

【答案】30　水浴加热(或水浴控制恒温)15ClO3－＋FeS2＋14H＋===15ClO2↑＋Fe3＋＋7H2O＋2SO42－56.25%

【解析】

（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）；(2)黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3－氧化成SO42－，制备二氧化氯的离子方程式为15ClO3－＋FeS2＋14H＋=15ClO2↑＋Fe3＋＋7H2O＋2SO42－；（3）由方程式4H++ClO2+5Fe2+=Cl-+5Fe3+ +2H2O、14H+ + Cr2O72-+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”=。