Question

19．水中溶氧量（DO）是衡量水體自凈能力的一個(gè)指標(biāo)，通常用每升水中溶解氧分子的質(zhì)量表示，單位mg•L^-1．我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，生活飲用水源的DO不能低于5mg•L^-1．某化學(xué)小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下列裝置（夾持裝置略），測(cè)定某河水的DO．
Ⅰ．測(cè)定原理：
堿性條件下，O₂將Mn²⁺氧化為MnO（OH）₂：①2Mn²⁺+O₂+4OH^-═2MnO（OH）₂↓
酸性條件下，MnO（OH）₂將I^-氧化為I₂：②MnO（OH）₂+I^-+H⁺→Mn²⁺+I₂+H₂O（未配平）
用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的I₂；③2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-
Ⅱ．測(cè)定步驟：
a．安裝裝置，檢驗(yàn)氣密性，充N₂排盡空氣后，停止充N₂．
b．向燒瓶中加入200mL水樣．
c．向燒瓶中依次迅速加入1mL MnSO₄無氧溶液（過量）、2mL堿性KI無氧溶液（過量）開啟攪拌器，至反應(yīng)①完全．
d．?dāng)嚢璨⑾驘�瓶中加�?mL H₂SO₄無氧溶液，至反應(yīng)②完全，溶液為中性或弱酸性．
e．從燒瓶中取出40.00mL溶液，以淀粉作指示劑，用0.01000mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液進(jìn)行滴定，記錄數(shù)據(jù)．f…
g．處理數(shù)據(jù)（忽略氧氣從水樣中的逸出量和加入試劑后水樣體積的變化）．
回答下列問題：
（1）配制以上無氧溶液時(shí)，除去所用溶劑水中氧的簡(jiǎn)單操作為將溶劑水煮沸后冷卻．
（2）在橡膠塞處加入水樣及有關(guān)試劑應(yīng)選擇的儀器是②．
    ①滴定管     ②注射器    ③量筒
（3）攪拌的作用是使溶液混合均勻，快速完成反應(yīng)．
（4）配平反應(yīng)②的方程式，其化學(xué)計(jì)量數(shù)依次為1，2，4，1，1，3．
（5）步驟f為重復(fù)步驟e的操作2-3次．
（6）步驟e中達(dá)到滴定終點(diǎn)的標(biāo)志為溶液藍(lán)色褪去且半分鐘內(nèi)不變化．若某次滴定消耗Na₂S₂O₃溶液4.50mL，水樣的DO=9.0mg•L^-1（保留一位小數(shù)）．作為飲用水源，此次測(cè)得DO是否達(dá)標(biāo)：是（填“是”或“否”）
（7）步驟d中加入H₂SO₄溶液反應(yīng)后，若溶液pH過低，滴定時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差，寫出產(chǎn)生此誤差的原因（用離子方程式表示，至少寫出2個(gè)）2H⁺+S₂O₃^2-=S↓+SO₂↑+H₂O，SO₂+I₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）配制以上無氧溶液時(shí)需要通過煮沸溶液把溶劑中溶解的氧氣趕出；
（2）加入水樣需要避免空氣進(jìn)入三頸瓶，橡皮塞處用注射器把水樣注入；
（3）攪拌的作用是混合均勻反應(yīng)充分；
（4）MnO（OH）₂+I^-+H⁺→Mn²⁺+I₂+H₂O，反應(yīng)中碘元素化合價(jià)-1價(jià)變化為0價(jià)，錳元素化合價(jià)降低+4價(jià)變化為+2價(jià)，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)2，結(jié)合原子守恒配平離子方程式；
（5）為減少實(shí)驗(yàn)過程中的誤差，滴定實(shí)驗(yàn)應(yīng)重復(fù)進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)值，取幾次的平均值計(jì)算；
（6）用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的I₂發(fā)生反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，指示劑為淀粉，隨滴入溶液反應(yīng)溶液藍(lán)色變化為無色且半分鐘不變說明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的I₂發(fā)生反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，以淀粉作指示劑，隨硫代硫酸鈉溶液滴入，滴定過程中滴入最后一滴溶液藍(lán)色變化為無色且半分鐘不變說明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)，若某次滴定消耗Na₂S₂O₃溶液4.50mL，2Mn²⁺+O₂+4OH^-═2MnO（OH）₂↓，MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O，2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，得到定量關(guān)系計(jì)算得到水樣中的DO，注意溶液體積的變化；
（7）硫代硫酸鈉在酸性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)，生成的二氧化硫也能夠被生成的碘氧化，同時(shí)空氣中的氧氣也能夠?qū)⒌怆x子氧化．

解答 解：（1）溶液中氧氣溶解度不大，且隨溫度升高溶解度減小，所以配制以上無氧溶液時(shí)需要通過煮沸溶劑后冷卻，把溶劑水中溶解的氧氣趕出得到，
故答案為：將溶劑水煮沸后冷卻；
（2）加入水樣需要避免空氣進(jìn)入三頸瓶，橡皮塞處用中注射器把水樣注入，在橡膠塞處加入水樣及有關(guān)試劑應(yīng)選擇的儀器是②，滴定管和量筒無法實(shí)現(xiàn)加入水樣的目的，
故答案為：②；
（3）操作步驟中攪拌的作用是使溶液混合均勻，快速完成反應(yīng)，
故答案為：使溶液混合均勻，快速完成反應(yīng)；
（4）MnO（OH）₂+I^-+H⁺→Mn²⁺+I₂+H₂O，MnO（OH）₂+I^-+H⁺→Mn²⁺+I₂+H₂O，反應(yīng)中碘元素化合價(jià)-1價(jià)變化為0價(jià)，錳元素化合價(jià)降低+4價(jià)變化為+2價(jià)，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)2，配平得到離子方程式為：MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O，
故答案為：1，2，4，1，1，3；
（5）為減少實(shí)驗(yàn)過程中的誤差，滴定實(shí)驗(yàn)應(yīng)重復(fù)進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)值，取幾次的平均值計(jì)算，步驟f為重復(fù)步驟e的操作2-3次，
故答案為：重復(fù)步驟e的操作2-3次；
（6）用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的I₂發(fā)生反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，以淀粉作指示劑，隨硫代硫酸鈉溶液滴入，滴定過程中滴入最后一滴溶液藍(lán)色變化為無色且半分鐘不變說明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)，若某次滴定消耗Na₂S₂O₃溶液4.50mL，2Mn²⁺+O₂+4OH^-═2MnO（OH）₂↓，MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O，2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，得到定量關(guān)系為：
O₂～2MnO（OH）₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1                     4
n                  0.0045L×0.01000mol•L^-1
n=1.12×10^-5mol，
200mL水樣中含氧氣1.12×10^-5mol×$\frac{200}{40}$=5.6×10^-5mol
氧氣濃度=$\frac{5.6×1{0}^{-5}mol}{0.2L}$=2.8×10^-4mol/L，
水中溶氧量（DO）=2.8×10^-4mol/L×32g/mol=8.96×10-3g/L≈9.0mg/L＞5 mg/L，生活飲用水源的DO不能低于5mg•L^-1．則此水樣符合標(biāo)準(zhǔn)，
故答案為：溶液藍(lán)色褪去且半分鐘內(nèi)不變化；9.0；是；
（7）硫代硫酸鈉在酸性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)，生成的二氧化硫也能夠被生成的碘氧化，同時(shí)空氣中的氧氣也能夠?qū)⒌怆x子氧化，反應(yīng)的離子方程式分別為：2H⁺+S₂O₃^2-=S↓+SO₂↑+H₂O；SO₂+I₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O，
故答案為：2H⁺+S₂O₃^2-=S↓+SO₂↑+H₂O，SO₂+I₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)含量的測(cè)定、滴定實(shí)驗(yàn)及其計(jì)算的相關(guān)知識(shí)、氧化還原反應(yīng)電子守恒應(yīng)用，主要是實(shí)驗(yàn)基本操作、滴定實(shí)驗(yàn)的步驟、水樣DO的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．