Question

14．水中溶氧量（DO）是衡量水體自凈能力的一個指標，通常用每升水中溶解氧分子的質(zhì)量表示，單位mg/L，我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》規(guī)定，生活飲用水源的DO不能低于5mg/L．某化學(xué)小組同學(xué)設(shè)計了下列裝置（夾持裝置略），測定某河水的DO．
Ⅰ、測定原理：
堿性體積下，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標準溶液滴定生成的I₂：③2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-
Ⅱ、測定步驟
a．安裝裝置，檢驗氣密性，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1mLMnSO₄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．攪拌并向燒瓶中加入2mLH₂SO₄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0.001000mol/L Na₂S₂O₃溶液進行滴定，記錄數(shù)據(jù)．
f．…
g．處理數(shù)據(jù)（忽略氧氣從水樣中的溢出量和加入試劑后水樣體積的變化）．
回答下列問題：
（1）配置以上無氧溶液時，除去所用溶劑水中氧的簡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中達到滴定終點的標志為溶液藍色褪去（半分鐘內(nèi)不變色）．若某次滴定消耗Na₂S₂O₃溶液4.50mL，水樣的DO=9.0mg/L（保留一位小數(shù)）．作為飲用水源，此次測得DO是否達標：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，滴定時會產(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）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-1價變化為0價，錳元素化合價降低+4價變化為+2價，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)2，結(jié)合原子守恒配平離子方程式；
（5）為減少實驗過程中的誤差，滴定實驗應(yīng)重復(fù)進行滴定實驗測定數(shù)值，取幾次的平均值計算；
（6）用Na₂S₂O₃標準溶液滴定生成的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)溶液藍色變化為無色且半分鐘不變說明反應(yīng)達到終點；用Na₂S₂O₃標準溶液滴定生成的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色變化為無色且半分鐘不變說明反應(yīng)達到終點，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-1價變化為0價，錳元素化合價降低+4價變化為+2價，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）為減少實驗過程中的誤差，滴定實驗應(yīng)重復(fù)進行滴定實驗測定數(shù)值，取幾次的平均值計算，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標準溶液滴定生成的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色變化為無色且半分鐘不變說明反應(yīng)達到終點，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-，
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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．則此水樣符合標準，
故答案為：溶液藍色褪去且半分鐘內(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．

點評 本題考查了物質(zhì)含量的測定、滴定實驗及其計算的相關(guān)知識、氧化還原反應(yīng)電子守恒應(yīng)用，主要是實驗基本操作、滴定實驗的步驟、水樣DO的計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．