Question

【題目】以黃鐵礦(FeS2)、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應(yīng)制備二氧化氯氣體，再用水吸收獲得二氧化氯溶液。在此過程中需要控制適宜的溫度，若溫度不當(dāng)，副反應(yīng)增加，影響生成ClO2氣體的純度，且會影響ClO2氣體的吸收率。具體情況如下圖所示。

請回答下列問題：

(1)據(jù)圖可知，反應(yīng)時需要控制的適宜溫度是________ ℃，達到此要求采取的適宜措施是________。

(2)已知：黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下被ClO3－氧化成SO42－，寫出制備二氧化氯的離子方程式：____________________________________。

(3)某校化學(xué)學(xué)習(xí)小組擬以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作為衡量ClO2產(chǎn)率的指標。若取NaClO3樣品質(zhì)量6.0 g，通過反應(yīng)和吸收可得400 mL ClO2溶液，取出20 mL，加入37.00 mL 0.500 mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反應(yīng)，過量Fe2＋再用0.0500 mol·L－1 K2Cr2O7標準溶液滴定至終點，消耗20.00 mL。反應(yīng)原理如下：

4H＋＋ClO2＋5Fe2＋===Cl－＋5Fe3＋＋2H2O

14H＋＋6Fe2＋＋Cr2O72－===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

試計算ClO2的“產(chǎn)率”為_________________________。

Answer 1

【答案】30　水浴加熱(或水浴控制恒溫)15ClO3－＋FeS2＋14H＋===15ClO2↑＋Fe3＋＋7H2O＋2SO42－56.25%

【解析】

（1）據(jù)圖可知，在20℃反應(yīng)時ClO2氣體制取純度高，但是氣體的吸收率較低，在30℃無論是反應(yīng)制取ClO2氣體純度高還是氣體的吸收率都較高。若溫度再升高，制取ClO2氣體純度高還是氣體的吸收率都降低。所以需要控制的適宜溫度是30℃；達到此要求采取的適宜措施是水浴加熱（或水浴控制恒溫）；(2)黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下被ClO3－氧化成SO42－，制備二氧化氯的離子方程式為15ClO3－＋FeS2＋14H＋=15ClO2↑＋Fe3＋＋7H2O＋2SO42－；（3）由方程式4H++ClO2+5Fe2+=Cl-+5Fe3+ +2H2O、14H+ + Cr2O72-+6 Fe2+ =2Cr3+ + 6 Fe3+ +7H2O可結(jié)合電子得失守恒可得1×n(Fe2+)=5×n(ClO2)+2×3×n(Cr2O72-)．與K2Cr2O7反應(yīng)的n（Fe2+）=6n（Cr2O72-）=6×20×10-3L×0．0500mol/L=6×10-3mol；與ClO2反應(yīng)的n（Fe2+）=37×10-3L× 0．0500mol/L -6×10-3mol=1．25×10-2mol。所以n(ClO2)=×1．25×10-2mol=2．5×10-3mol。ClO2的“產(chǎn)率”=。