题目

题型：不详难度：来源：

(13分)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MnO(OH)₂，反应的离子方程式为                            。
再用I^-将生成的MnO(OH)₂再还原为Mn²⁺，反应的离子方程式为： MnO(OH)₂+2I^—+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O。
然后用Na₂S₂O₃标准溶液滴定生成的I₂，反应方程式为： I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+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20.00 mL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 处注人足量NaI溶液及含n mol H₂SO₄的硫酸溶液；
⑥重复④的操作。
⑦取下锥形瓶，向其中加入2～3滴      作指示剂；
⑧用0.005 mol · L^—1Na₂S₂O₃滴定至终点。
(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     （单位：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”)。
③实验要求加入适量的H₂SO₄使溶液接近中性，其原因是     。

答案

（1）2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO(OH)₂ 
(2)①赶走装置内空气，避免空气中的O₂的干扰   ⑦淀粉溶液
（3）①7.8mg·L^—1 (3分)    ②偏大  
③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

解析

(1)注意从题给条件中挖掘信息：反应物有O₂、OH^-(在碱性条件下)、Mn²⁺，发生氧化还原反应，生成MnO(OH)₂，利用化合价升降相等配平O₂、Mn²⁺、MnO(OH)₂系数，再利用电荷守恒配平OH^-的系数，最后可用原子守恒检查方程式的配平是否正确；
（2）①—④完成后，发生2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO(OH)₂ ，
⑤—⑥完成后，发生MnO(OH)₂+2I^—+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O，
⑦—⑧完成后，发生I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，故⑦中淀粉做指示剂，颜色变化为蓝色变无色
（3）①根据（1）中的三个方程式，可以看出物质间的定量关系：
O₂ →2 MnO(OH)₂ → 2 I₂ → 4 Na₂S₂O₃，
即该题的思路是利用Na₂S₂O₃溶液定量测定某水样中O₂的含量；
O₂  →→→→ 4 Na₂S₂O₃，
1             4
n(O₂)    0.005 mol · L^—1×（3.90×10^-3）L=1.95×10^-5 mol
则n(O₂)= 1.95×10^-5 mol÷4=4.875×10^-6 mol
此水样中氧（O₂）的含量为[（4.875×10^-6 mol）×32g.mol^-1×1000mg.g^-1]/0.02L=7.8mg·L^—1；
②“若未用Na₂S₂O₃标准溶液润洗滴定管”，则C（Na₂S₂O₃）减小，V（Na₂S₂O₃）增大即滴定管的读数增大，所以n(O₂)增大，故测得水样中O₂的含量将偏大；