Question

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(huì)影響ClO2氣體的吸收率。具體情況如圖所示。請(qǐng)回答下列問題

（1）據(jù)圖可知，反應(yīng)時(shí)需要控制的適宜溫度是 ℃，達(dá)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�；瘜W(xué)學(xué)習(xí)小組擬以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作為衡量ClO2產(chǎn)率的指標(biāo)。若取NaClO3樣品質(zhì)量6．0g，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·(NH4)2Fe(SO4)2 溶液充分反應(yīng)，過量Fe2+再用0．0500 mol· K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗20．00 mL。反應(yīng)原理如下：

4H++ClO2+5Fe2+=+5Fe3+ +2H2O 14H+ ++6 Fe2+ =2Cr3+ + 6 Fe3+ +7H2O

試計(jì)算ClO2的“產(chǎn)率”。（寫出計(jì)算過程）

 

Answer 1

（1）30℃，水浴加熱（或水浴控制恒溫）；（2）15ClO3-+FeS2+14H+=15ClO2+Fe3++7H2O+2SO42-

（3）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

n(ClO2)= ×1．25×10-2mol=2．5×10-3mol

ClO2的產(chǎn)率=

【解析】

試題分析：（1）據(jù)圖可知，在20℃反應(yīng)時(shí)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(dá)到此要求采取的適宜措施是水浴加熱（或水浴控制恒溫）。（3）由方程式4H++ClO2+5Fe2+=+5Fe3+ +2H2O 14H+ ++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”=。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)條件的選擇及采取的方法、氧化還原反應(yīng)中的電子守恒、物質(zhì)的產(chǎn)率的計(jì)算的知識(shí)。