Question

1．實驗室用下列方法測定某水樣中O₂的含量．
（1）用如右圖所示裝置，使水中溶解的O₂，在堿性條件下將Mn²⁺氧化成MnO（OH）₂，反應的離子方程式為2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂．
實驗步驟：
①打開止水夾a 和b，從A 處向裝置如圖1內(nèi)鼓入過量N₂，此操作的目的是趕走裝置內(nèi)空氣，避免空氣中的O₂的干擾．
②用注射器抽取20.00mL 某水樣從A 處注入錐形瓶．
③再分別從A 處注入含m mol NaOH的溶液及過量的MnSO₄溶液．
④關閉止水夾a、b，將錐形瓶中溶液充分振蕩；
（2）用I^-將生成的MnO（OH）₂再還原為Mn²⁺，反應的離子方程式為：MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺═Mn²⁺+I₂+3H₂O．
實驗步驟：

⑤打開止水夾a、b，分別從A 處注入足量NaI溶液及含n mol H₂SO₄溶液．
⑥重復④的操作．
（3）用Na₂S₂O₃標準溶液滴定步驟（2）中生成的I₂，反應方程式為：I₂+2Na₂S₂O₃═2NaI+Na₂S₄O₆．
實驗步驟：
⑦取下錐形瓶，向其中加入2～3滴淀粉溶液作指示劑．
⑧用0.005mol•L^-1Na₂S₂O₃ 滴定至終點．
（4）計算．滴定過程中，滴定前后滴定管中的液面讀數(shù)如2圖所示．
⑨經(jīng)計算，此水樣中氧（O₂）的含量為（單位：mg•L^-1）9.4mg•L^-1．
⑩本實驗中所加NaOH溶液和H₂SO₄溶液中m和n應有一定量的關系，即應加適量的H₂SO₄使溶液呈接近中性（填“酸性”、“堿性”或“接近中性”），其原因是若堿過量，則MnO（OH）₂不能全部轉變?yōu)镸n²⁺，而酸過量時，滴定過程中Na₂S₂O₃可與酸反應．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題中反應物和生成物，利用化合價升降相等配平；
①測定的是水樣中氧氣含量，必須將裝置中的空氣趕走，避免干擾測定結果；
（3）⑦根據(jù)反應中有碘單質參與，利用碘遇到淀粉顯示藍色的特性，使用淀粉做指示劑；
（4）⑨根據(jù)反應原理找出反應的關系式，計算出試樣中的氧含量；
⑩根據(jù)反應原理及硫代硫酸鈉能夠與酸反應分析．

解答 解：（1）溶解在水中的O₂在堿性條件下將Mn²⁺氧化成MnO（OH）₂，錳元素化合價升高2價，氧氣化合價降低了4價，根據(jù)化合價升高降低相等配平反應的離子方程式為：2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂，
故答案為：2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂；
①由于測定的是水樣中氧氣含量，必須將裝置中的空氣趕走，避免干擾測定結果，
故答案為：趕走裝置內(nèi)空氣，避免空氣中的O₂的干擾；
（3）⑦由于反應中有碘單質參與，利用碘遇到淀粉顯示藍色的特性，可以選用淀粉做指示劑，
故答案為：淀粉溶液；
（4）⑨根據(jù)圖2所示，滴定前讀數(shù)為：1.50mL，滴定后為：6.2mL，消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積為：6.20mL-1.50mL=4.7mL，
發(fā)生的反應有：2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂、MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O、I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，
氧氣反應的關系式為：O₂～2MnO（OH）₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，
1000mL水樣中含有的氧氣的物質的量是：n（O₂）=$\frac{1}{4}$n（Na₂S₂O₃）×$\frac{1000}{20}$=0.25×0.005mol•L^-1×0.0047L×50=2.9375×10^-4mol，
氧氣的質量為：2.4375×10^-4mol×32g/mol=9.4mg，此水樣中氧（O₂）的含量為9.4mg•L^-1，
故答案為：9.4mg•L^-1；
⑩由于加入稀H₂SO₄使MnO（OH）₂充分轉化為Mn²⁺，但加入稀H₂SO₄的量時不宜過多，否則后續(xù)滴定過程中Na₂S₂O₃與過量的酸反應導致消耗的Na₂S₂O₃溶液偏大，所以加入適量的H₂SO₄使溶液接近中性，原因是若堿過量，則MnO（OH）₂不能全部轉變?yōu)镸n²⁺，而酸過量時，滴定過程中Na₂S₂O₃可與酸反應，
故答案為：接近中性；若堿過量，則MnO（OH）₂不能全部轉變?yōu)镸n²⁺，而酸過量時，滴定過程中Na₂S₂O₃可與酸反應．

點評 本題考查了水樣中氧氣含量的測定，涉及的內(nèi)容較多，本題難度較大，需要分析實驗原理并聯(lián)系滴定知識合理完成，充分考查了學生的分析、理解能力．