Question

某研究小组用黄铁矿（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．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的吸收率，具体情况如图所示．
（1）据图可知，反应时需要控制的适宜温度是______℃，要达到此要求需要采取的措施是______．
（2）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下可被ClO氧化成SO，请写出制备二氧化氯（ClO₂）的离子方程式：______．
（3）该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6.0g，通过反应和吸收获得400mL ClO₂溶液，取此溶液20mL与37.00mL 0.500mol?L^-1 （NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液充分反应后，过量的Fe²⁺再用0.050 0mol?L^-1K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗K₂Cr₂O₇标准溶液20.00mL．反应原理为：
4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺═Cl^-+5Fe³⁺+2H₂O
14H⁺+Cr₂O+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
试计算ClO₂的“产率”（写出计算过程）．

Answer 1

解：（1）ClO₂气体的纯度，且会影响ClO₂的吸收率，依据图象分析温度再30°C时ClO₂的吸收率最大纯度90%以上，控制100°C以下的 温度需要用水浴加热；
故答案为：30℃；水浴加热；
（2）用黄铁矿（FeS₂）、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO₂气体，氯酸跟离子在酸溶液中具有强氧化性，氧化FeS₂为硫酸铁和硫酸，本身被还原为反应的离子方程式为ClO₂；结合原子守恒、电子守恒配平写出离子方程式为：15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺═15ClO₂+Fe³⁺+7H₂O+2SO₄^2-；
答案为：15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺═15ClO₂+Fe³⁺+7H₂O+2SO₄^2-；
（3）依据题干离子反应过程得到
Cr₂O₇^2-～～～～～～～～～6Fe²⁺
　1　　　 6
0.050 0mol?L^-1×0.020L 0.006mol
ClO₂～～～～～5Fe²⁺
1 5
0.0025mol 0.037L×0.500mol?L^-1-0.006mol
400mL ClO₂溶液中含ClO₂ 0.0025mol×20=0.05mol；
以“m（ClO₂）/m（NaClO₃）”作为衡量ClO₂产率的指标，所以产率=×100%=56.25%
故答案为：56.25%
分析：（1）依据图象分析温度再30°C时ClO₂的吸收率最大纯度90%以上；控制100°C以下的 温度需要用水浴加热；
（2）用黄铁矿（FeS₂）、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO₂气体，依据原子守恒，电子守恒和电荷守恒配平书写离子方程式；
（3）依据化学方程式的定量关系列式计算，以“m（ClO₂）/m（NaClO₃）”作为衡量ClO₂产率的指标；
点评：本题考查了化学方程式计算应用，反应条件选择，离子方程式书写，题目难度中等．