Question

【题目】用黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2气体，再用水吸收该气体可得ClO2溶液。

（1）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下可被氧化成，若生成标准状况下3.36 L ClO2气体，至少需要黄铁矿的质量为 。

（2）工业上以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作为衡量ClO2产率的指标。若取NaClO3样品3.0 g，通过反应和吸收获得200 mL ClO2溶液，取此溶液20 mL与37.00 mL 0.500 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反应后，过量的Fe2＋再用0.040 0 mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00 mL。

①写出ClO2溶液与(NH4)2Fe(SO4)2溶液反应的离子方程式 。

②试计算ClO2的“产率”(写出计算过程) 。

Answer 1

【答案】

（1）1.2 g（3分）

（2）①4H＋＋ClO2＋5Fe2＋===Cl－＋5Fe3＋＋2H2O（3分）

②由 Cr2O ～ 6Fe2＋

n(Fe2＋)= 6n(Cr2O)=6×0.04 mol·L－1×25 mL×10－3=6×10－3 mol

由ClO2 ～ 5Fe2＋

n(ClO2)= 1/5n(Fe2＋) =(0.5 mol·L－1×37 mL×10－3－6×10－3 mol)÷5=2.5×10－3 mol

所以，ClO2的产率=[(2.5×10－3 mol×10×67.5 g·mol－1)/3.0 g]×100%=56.25%（6分）

【解析】

试题分析：

（1）根据反应15＋FeS2＋14H＋===15ClO2＋Fe3＋＋7H2O＋2，知n(FeS2)= n(ClO2)=3.36/22.4/15=0.01 mol，m(FeS2)=0.01 mol×120 g/mol=1.2 g。

（2）①ClO2为氧化剂，产物为Cl－，Fe2＋应转化为Fe3＋，故方程式为4H＋＋ClO2＋5Fe2＋=Cl－＋5Fe3＋＋2H2O

②该反应的原理是利用过量亚铁离子把ClO2还原，根据n(Fe2＋)的量计算ClO2，根据公式计算产率。

剩余Fe2＋的量

由 Cr2O ～ 6Fe2＋

n(Fe2＋)= 6n()=6×0.04 mol·L－1×25 mL×10－3=6×10－3 mol

与ClO2反应的Fe2＋的量

n(Fe2＋) =0.5 mol·L－1×37 mL×10－3－6×10－3 mol

由ClO2 ～ 5Fe2＋

n(ClO2)= 1/5n(Fe2＋) =(0.5 mol·L－1×37 mL×10－3－6×10－3 mol)÷5=2.5×10－3 mol

所以，ClO2的产率=[(2.5×10－3 mol×10×67.5 g·mol－1)/3.0 g]×100%=56.25%。