Question

(13分)实验室用下列方法测定某水样中O₂的含量。

(1)实验原理

用如图所示装置，使溶解在水中的O₂在碱性条件下将Mn²⁺氧化成MnO(OH)₂，反应的离子方程式为                             。

再用I^-将生成的MnO(OH)₂再还原为Mn²⁺，反应的离子方程式为： MnO(OH)₂+2I^—+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O。

然后用Na₂S₂O₃ 标准溶液滴定生成的I₂，反应方程式为： I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆。

(2)实验步骤

① 打开止水夹a 和b，从A 处向装置内鼓入过量N₂，此操作的目的是           ；

② 用注射器抽取某水样20.00 mL从A 处注入锥形瓶；

③ 再分别从A 处注入含m mol NaOH溶液及过量的MnSO₄ 溶液；

④ 完成上述操作后，关闭a、b，将锥形瓶中溶液充分振荡；

⑤ 打开止水夹a、b，分别从A 处注人足量NaI溶液及含n mol H₂SO₄的硫酸溶液；

⑥ 重复④ 的操作。

⑦ 取下锥形瓶，向其中加入2～3滴       作指示剂；

⑧ 用0.005 mol · L^—1Na₂S₂O₃ 滴定至终点。

(3)数据分析

①若滴定过程中消耗的Na₂S₂O₃ 标准溶液体积为3.90 mL，则此水样中氧（O₂）的含量为      （单位：mg·L^—1）。

②若未用Na₂S₂O₃标准溶液润洗滴定管，则测得水样中O₂的含量将      (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

③实验要求加入适量的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赶走装置内空气，避免空气中的O₂的干扰    ⑦淀粉溶液

（3）①7.8mg·L^—1  (3分)     ② 偏大  

③若碱过量，则Mn(OH)₂不能全部转变为Mn²⁺，而酸过量时，滴定过程中Na₂S₂O₃可与酸反应

【解析】(1)注意从题给条件中挖掘信息：反应物有O₂、OH^-(在碱性条件下)、Mn²⁺，发生氧化还原反应，生成MnO(OH)₂，利用化合价升降相等配平O₂、Mn²⁺、MnO(OH)₂系数，再利用电荷守恒配平OH^-的系数，最后可用原子守恒检查方程式的配平是否正确；

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

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

⑦—⑧完成后，发生I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，故⑦中淀粉做指示剂，颜色变化为蓝色变无色

（3）①根据（1）中的三个方程式，可以看出物质间的定量关系：

O₂ →2 MnO(OH)₂ → 2 I₂ → 4 Na₂S₂O₃，

即该题的思路是利用Na₂S₂O₃溶液定量测定某水样中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

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

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

②“若未用Na₂S₂O₃标准溶液润洗滴定管”，则C（Na₂S₂O₃）减小，V（Na₂S₂O₃）增大即滴定管的读数增大，所以n(O₂)增大，故测得水样中O₂的含量将偏大；