Question

以黃鐵礦(FeS₂)、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應制備二氧化氯氣體，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，副反應增加，影響生成ClO₂氣體的純度，且會影響ClO₂氣體的吸收率。具體情況如圖6所示。請回答下列問題

（1）據圖可知，反應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SO₄^2－，寫出制備二氧化氯的離子方程式：　　。

（3）某校化學學習小組擬以“m(ClO₂)/m(NaClO₃)”作為衡量ClO₂產率的指標。若取NaClO₃樣品質量6.0g，通過反應和吸收可得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，過量Fe²⁺再用0.0500 mol· K₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗20.00 mL。反應原理如下：

4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺=+5Fe³⁺ +2H₂O   

14H⁺ ++6 Fe²⁺ =2Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ +7H₂O

試計算ClO₂的“產率”。（寫出計算過程）

 

Answer 1

【答案】

（12分）

（1）30℃（2分）    水浴加熱（或水浴控制恒溫）（2分）

（2）+FeS₂+14H⁺ =15ClO₂ ↑+ Fe³⁺+7H₂O+（2分）

（3）與K₂CrO₇反應的n(Fe²⁺)=6n(Cr₂O₇^2-)=6×20×10^-3 L × 0. 0500 mol/L=6×10^-3 mol   (2分)

與ClO₂反應的n(Fe²⁺)=37×10^-3 L×0.500 mol/L－6×10^-3 mol =1.25×10^-2 mol

n(ClO₂)=×1.25×10^-2 =2.5×10^-3 mol     (2分)

ClO₂的產率=×100%=56.25%     (2分)

 

【解析】

試題分析：⑴由圖可知，ClO₂氣體的吸收率30℃時最高，控制100℃以下可用水浴加熱，故答案：30℃、水浴加熱（或水浴控制恒溫）；⑵-1價的S被氧化在+6價，+2的Fe 被氧化成Fe^3＋ ，ClO₃^―被還原成ClO₂，根據化合價升降法配平得方程式，答案：+FeS₂+14H⁺ =15ClO₂ ↑+ Fe³⁺+7H₂O+；⑶基本計算，寫清過程，注意單位，有效數字。答案為：與K₂CrO₇反應的n(Fe²⁺)=6n(Cr₂O₇^2-)=6×20×10^-3 L × 0. 0500 mol/L=6×10^-3 mol   (2分)

與ClO₂反應的n(Fe²⁺)=37×10^-3 L×0.500 mol/L－6×10^-3 mol =1.25×10^-2 mol

n(ClO₂)=×1.25×10^-2 =2.5×10^-3 mol     (2分)

ClO₂的產率=×100%=56.25%     (2分)

考點：物質組成分析與化學綜合計算題