Question

15．化學耗氧量（Chemical Oxygen Demand，簡稱COD），是一個量度水體受污染程度的重要指標．廢水中的還原性物質大部分是有機物，COD表示為氧化這些還原性物質所需消耗的O₂的量（以mg•L^-1記）．下面是用KMnO₄法測定水樣中COD的實驗：

已知：步驟 IV 的離子反應為2MnO₄^-+5C₂C₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（1）步驟Ⅱ滴定管中注入酸性高錳酸鉀前，先用蒸餾水洗凈，再用KMnO₄標準溶液潤洗2-3次．
（2）步驟 IV實驗過程中滴入第一滴Na₂C₂O₄溶液時褪色較慢，以后的滴定中褪色較快，原因是隨著反應的進行，生成的Mn²⁺可作為反應的催化劑．
（3）若步驟 IV所用Na₂C₂O₄溶液為20.00mL，根據(jù)相關數(shù)據(jù)計算該水樣的化學耗氧量COD（以mg•L^-1記）．寫出計算過程4mg/L．
（4）若實驗測量結果（COD值）比實際值偏高，可從以下兩個方面猜想：
猜想1：水樣中Cl^-影響；
猜想2：步驟 IV其他操作都正確，滴定終點俯（填“仰”“俯”）視讀數(shù)．

Answer 1

分析 （1）滴定管中注入酸性高錳酸鉀前應先用蒸餾水洗滌，后再用KMnO₄標準溶液潤洗2-3次；
（2）開始較慢，隨后反應速率加快說明生成的錳離子起了催化作用；
（3）根據(jù)步驟IV滴定消耗的Na₂C₂O₄溶液的量計算過量的KMnO₄物質的量，從而求出與水樣反應的KMnO₄物質的量，最后根據(jù)得失電子守恒再轉化成消耗氧氣的量；
（4）實驗測量結果比實際有機物含量偏高，可能是讀取數(shù)據(jù)時把滴定管中消耗溶液體積讀大了．

解答 解：（1）滴定管中注入酸性高錳酸鉀前應先用蒸餾水洗滌，后再用KMnO₄標準溶液潤洗2-3次；故答案為：用KMnO₄標準溶液潤洗2-3次；
（2）步驟 IV實驗過程中滴入第一滴Na₂C₂O₄溶液時褪色較慢，以后的滴定中褪色較快，說明反應中生成的錳離子對反應起到催化劑的作用，
故答案為：隨著反應的進行，生成的Mn²⁺可作為反應的催化劑；
（3）設過量的KMnO₄物質的量為x，
由2MnO₄^-+5C₂C₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
      2               5
     x            0.00500mol/L×0.02L
則x=$\frac{0.00500mol/L×0.02L×2}{5}$=4×10^-5mol
所以與水樣反應的KMnO₄為0.00200mol/L×25×10^-3L-4×10^-5mol=10^-5mol
MnO₄^-生成Mn²⁺得5e^-，O₂生成H₂O得4e^-，根據(jù)得失電子守恒，與水樣反應的KMnO₄轉化成消耗氧氣的量為=10^-5mol×$\frac{5}{4}$=1.25×10^-5mol，
化學耗氧量COD值為$\frac{1.25×10{\;}^{-5}mol×32g/mol×10{\;}^{3}mg}{0.1L}$=4mg/L，故答案為：4mg/L；
（4）實驗測量結果比實際有機物含量偏高，配制Na₂C₂O₄標液定容時，可能是讀取數(shù)據(jù)時把滴定管中消耗溶液體積讀大了；
故答案為：俯．

點評 本題考查了物質組成的實驗探究方法分析，過程理解應用，主要是物質性質的分析判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．