Question

化学需氧量（COD）是水体质量的控制项目之一，它是量度水中还原性污染物的重要指标．COD是把用强氧化剂（我国采用K₂Cr₂O₇）处理一定量水样时所消耗的氧化剂的量，并换算成以O₂作为氧化剂时，1L水样所消耗O₂的质量（mg/L）．现有某废水样品20.00mL，加入10.00mL 0.0400mol/L K₂Cr₂O₇溶液，并加入适量酸和催化剂，加热反应2小时．在指示剂存在下用0.100mol/L Fe（NH₄）₂（SO₄）₂溶液滴定多余的K₂Cr₂O₇，共用去Fe（NH₄）₂（SO₄）₂溶液12.00mL．
（1）写出K₂Cr₂O₇与Fe（NH₄）₂（SO₄）₂在H₂SO₄存在下反应的化学方程式或离子方程式．
（2）计算20.00mL废水所消耗的K₂Cr₂O₇的物质的量．
（3）计算在废水水样的COD．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）K₂Cr₂O₇具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr³⁺，反应离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
（2）根据Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，计算剩余的K₂Cr₂O₇的物质的量，进而水样消耗的n（K₂Cr₂O₇）；
（2）根据电子转移守恒计算水样的消耗氧气的物质的量，进而计算水样的化学需氧量，据此判断．

解答： 解：（1）K₂Cr₂O₇具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr³⁺，反应方程式为：K₂Cr₂O₇+6（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+7H₂SO₄=K₂SO₄+Cr₂（SO₄）₃+3Fe₂（SO₄）₃+6（NH₄）₂SO₄+7H₂O，
反应离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：K₂Cr₂O₇+6（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+7H₂SO₄=K₂SO₄+Cr₂（SO₄）₃+3Fe₂（SO₄）₃+6（NH₄）₂SO₄+7H₂O；Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（2）n（K₂Cr₂O₇）=0.01L×0.04000mol/L=4×10^-4mol，
n（Fe²⁺）=12×10^-3L×0.1mol/L=1.2×10^-3mol，
由Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知，剩余的n（K₂Cr₂O₇）=

1

6

×1.2×10^-3mol=2×10^-4mol
水样消耗的n（K₂Cr₂O₇）=4×10^-4mol-2×10^-4mol=2×10^-4mol，
答：20.00mL废水所消耗的K₂Cr₂O₇的物质的量为2×10^-4mol；
（3）根据电子电子转移可知，水样需要氧气的物质的量为：

1

4

×[2×10^-4mol×（6-3）×2]=3×10^-4mol，氧气的质量为3×10^-4mol×32g/mol=96×10^-4g=9.6mg，
故该水样的需氧量为

9.6mg

0.02L

=480mg/L，
答：该水样的化学需氧量COD为480mg/L．

点评：本题以水体化学需氧量为载体，考查氧化还原滴定、氧化还原反应计算，难度中等，侧重学生对数据的处理能力考查，体现化学的社会性．