Question

實驗室用下列方法測定某水樣中O₂的含量．
（1）實驗原理
用如圖所示裝置，使溶解在水中的O₂在堿性條件下將Mn²⁺氧化成MnO（OH）₂，反應的離子方程式為______．再用I^-將生成的MnO（OH）₂還原為Mn²⁺，反應的離子方程式為：MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O．然后用Na₂S₂O₃標準溶液滴定生成的I₂，反應方程式為：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆．
（2）實驗步驟
①打開止水夾a 和b，從A 處向裝置內(nèi)鼓入過量N₂，此操作的目的是______；
②用注射器抽取某水樣20.00mL從A 處注入錐形瓶；
③再分別從A 處注入含m mol NaOH溶液及過量的MnSO₄溶液；
④完成上述操作后，關閉a、b，將錐形瓶中溶液充分振蕩；
⑤打開止水夾a、b，分別從A 處注入足量NaI溶液，并用稀H₂SO₄溶液調(diào)節(jié)pH至接近中性；
⑥______；
⑦取下錐形瓶，向其中加入2～3滴______作指示劑；
⑧用0.005mol?L^-1Na₂S₂O₃ 滴定至終點．
（3）數(shù)據(jù)分析
①若滴定過程中消耗的Na₂S₂O₃ 標準溶液體積為3.90mL，則此水樣中氧（O₂）的含量為______（單位：mg?L^-1）．
②若未用Na₂S₂O₃ 標準溶液潤洗滴定管，則測得水樣中O₂的含量將______（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
③步驟⑤中加入適量的H₂SO₄使溶液接近中性，其原因是______．

Answer 1

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；
（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；
⑥加入稀硫酸和碘化鈉溶液后，關閉a、b，將錐形瓶中溶液充分振蕩，讓溶液中的碘離子與氫氧化錳充分反應，即操作是重復④的操作，
故答案為：重復④的操作；
⑦由于反應中有碘單質(zhì)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；
（3）①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(zhì)的量是：n（O₂）=n（Na₂S₂O₃）×=0.25×0.005mol?L^-1×0.0039L×50=2.4375×10^-4mol，
氧氣的質(zhì)量為：2.4375×10^-4mol×32g/mol=7.8mg，
此水樣中氧（O₂）的含量為7.8mg?L^-1，
故答案為：7.8mg?L^-1；
②若未用Na₂S₂O₃ 標準溶液潤洗滴定管，會導致標準液的濃度減小，消耗的標準液的體積增大，測定結果偏大，
故答案為：偏大
③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，
故答案為：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．
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；
（2）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；
⑥關閉a、b，將錐形瓶中溶液充分振蕩，使氫氧化錳與溶液中的碘離子完全反應；
⑦根據(jù)反應中有碘單質(zhì)參與，利用碘遇到淀粉顯示藍色的特性，使用淀粉做指示劑；
（3）①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；
②滴定管沒有潤洗，導致標準液濃度減小，消耗的標準液體積變大，氧氣含量偏大；
③根據(jù)反應原理及硫代硫酸鈉能夠與酸反應分析．
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．