题目内容

实验室用下列方法测定某水样中O2的含量
(1)实验原理
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MnOuOH)2,再用I-将生成的MnOuOH)2再还原为Mn2+,反应的离子方程为:
 
,然后用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2
已知:
①Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2
②I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
③2S2O
 
2-
3
+2H+=SO2↑+S+H2O
(2)实验步骤
①打开止水夹a和b,从A处向装置内鼓如过量N2,此操作的目的是
 

②有注射器抽取某水样20.00mL从A处注入锥形瓶
③在肺部从A处注入含mmolNaOH的溶液及过量MnSO4溶液
④完成上述操作后,关闭a,b将锥形瓶中的溶液充分振荡
⑤打开止水夹a,b分别从A处注入足量NaI溶液nmolH2SO4的硫酸溶液接近中性.
⑥重复④的操作
⑦去下锥形瓶向其中加入2-3滴
 
作指示剂
⑧用0.005mol.L-1Na2S2O3滴定至终点
(3)数据分析
①若在滴定过程中消耗的Na2S2O3标准溶液体积为3.60mL,则此水样中氧气(O2)的含量为
 
(单位mol.L-1)②若未用Na2S2O3标准溶液潤洗滴定管,则测得水样中O2的含量将
 
(填“偏大”“偏小”或“不变”)
③实验要求加入适量的H2SO4使溶液接近中性,其原因是
 
考点:探究物质的组成或测量物质的含量
专题:
分析:(1)根据题中反应物和生成物,利用化合价升降相等配平;
(2)①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;
⑦根据反应中有碘单质参与,利用碘遇到淀粉显示蓝色的特性,使用淀粉做指示剂;
(3)①根据反应原理找出反应的关系式,计算出试样中的氧含量;
②滴定管没有润洗,导致标准液浓度减小,消耗的标准液体积变大,氧气含量偏大;
③根据反应原理及硫代硫酸钠能够与酸反应分析.
解答: 解:(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
故答案为:2Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2
(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,
故答案为:淀粉溶液;
(3)①发生的反应有:2Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2、MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O、I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
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)=
1
4
n(Na2S2O3)×
1000
20
=0.25×0.005mol?L-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7.8mg?L-1
故答案为:7.8mg?L-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,
故答案为:偏大
③由于加入稀H2SO4使MnO(OH)2充分转化为Mn2+,但加入稀H2SO4的量时不宜过多,否则后续滴定过程中Na2S2O3与过量的酸反应导致消耗的Na2S2O3溶液偏大,导致消耗的Na2S2O3溶液偏大;
故答案为:若碱过量,则Mn(OH)2不能全部转变为Mn2+,而酸过量时,滴定过程中Na2S2O3可与酸反应导致消耗的Na2S2O3溶液偏大.
点评:本题考查了水样中氧气含量的测定,涉及的内容较多,本题难度较大,需要分析实验原理并联系滴定知识合理完成,充分考查了学生的分析、理解能力.
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