题目内容
【题目】实验室用下列方法测定某水样中O2的含量。
(1)实验原理
①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_____________________________。
②在酸性条件下,再用I-将生成的MnO(OH)2,还原为Mn2+,反应的离子方程式为_____________________________。然后用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2,反应方程式为I2+2 Na2S2O3=2Na1+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. 00mL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处注入足量NaI溶液及含n mol H2SO4的硫酸;
⑥重复④的操作;
⑦取下锥形瓶,向其中加入23滴_______作指示剂;
⑧用0.005 mol L -1 Na2S2O3溶液滴定至终点。滴定终点的现象是___________________________。
(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________ 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”)。
【答案】 2 Mn2++O2+4OH-= MnO(OH)2+I2+3H2O MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O 排出装罝内的空气,避免空气中的O2的干扰 淀粉溶液 滴最后一滴标准液,溶液恰好由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复原色 7.8 偏大
【解析】(1)①溶解在水中的O2在碱性条件下将Mn2+氧化成MnO(OH)2,锰元素化合价升高2价,氧气化合价降低了4价,根据化合价升高降低相等配平反应的离子方程式为:2Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2;②在酸性条件下,再用I-将生成的MnO(OH)2,还原为Mn2+,而本身被氧化为碘单质,反应的离子方程式为:MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O;(2)①由于测定的是水样中氧气含量,必须将装置中的空气赶走,避免干扰测定结果,故答案为:赶走装置内空气,避免空气中的O2的干扰;⑦由于反应中有碘单质参与,利用碘遇到淀粉显示蓝色的特性,可以选用淀粉做指示剂;⑧用0.005 mol L -1 Na2S2O3溶液滴定至终点,碘消耗完,蓝色褪去。滴定终点的现象是:滴最后一滴标准液,溶液恰好由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复原色;(3)①发生的反应有:2Mn2++O2+4OH-=2 MnO(OH)2、MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O、I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O=,
氧气反应的关系式为:O2~2MnO(OH)2~2I2~4Na2S2O3,
1000mL水样中含有的氧气的物质的量是:n(O2)=n(Na2S2O3)×=0.25×0.005molL-1×0.0039L×50=2.4375×10-4mol,
氧气的质量为:2.4375×10-4mol×32g/mol=7.8mg,
此水样中氧(O2)的含量为7.8mgL-1;
②若未用Na2S2O3 标准溶液润洗滴定管,会导致标准液的浓度减小,消耗的标准液的体积增大,测定结果偏大。