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SO₄^2－，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 0．500mol·(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+2SO₄^2-
（3）与K₂Cr₂O₇反应的n（Fe²⁺）=6n（Cr₂O₇^2-）=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=

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(Cr₂O₇^2-)．与K₂Cr₂O₇反应的n（Fe²⁺）=6n（Cr₂O₇^2-）=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”=。