Question

(13分)实验室用下列方法测定某水样中O₂的含量。

(1)实验原理

用如图所示装置，使溶解在水中的O₂在碱性条件下将Mn²⁺氧化成MnO(OH)₂，反应的离子方程式为                             。

再用I^-将生成的MnO(OH)₂再还原为Mn²⁺，反应的离子方程式为： MnO(OH)₂+2I^—+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O。

然后用Na₂S₂O₃ 标准溶液滴定生成的I₂，反应方程式为： I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆。

(2)实验步骤

① 打开止水夹a 和b，从A 处向装置内鼓入过量N₂，此操作的目的是           ；

② 用注射器抽取某水样20.00 mL从A 处注入锥形瓶；

③ 再分别从A 处注入含m mol NaOH溶液及过量的MnSO₄ 溶液；

④ 完成上述操作后，关闭a、b，将锥形瓶中溶液充分振荡；

⑤ 打开止水夹a、b，分别从A 处注人足量NaI溶液及含n mol H₂SO₄的硫酸溶液；

⑥ 重复④ 的操作。

⑦ 取下锥形瓶，向其中加入2～3滴       作指示剂；

⑧ 用0.005 mol · L^—1Na₂S₂O₃ 滴定至终点。

(3)数据分析

①若滴定过程中消耗的Na₂S₂O₃ 标准溶液体积为3.90 mL，则此水样中氧（O₂）的含量为      （单位：mg·L^—1）。

②若未用Na₂S₂O₃标准溶液润洗滴定管，则测得水样中O₂的含量将      (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

③实验要求加入适量的H₂SO₄使溶液接近中性，其原因是      。

Answer

（1）2Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2 

(2)①赶走装置内空气，避免空气中的O2的干扰    ⑦淀粉溶液

（3）①7.8mg·L—1  (3分)     ② 偏大  

③若碱过量，则Mn(OH)2不能全部转变为Mn2+，而酸过量时，滴定过程中Na2S2O3可与酸反应

【解析】(1)注意从题给条件中挖掘信息：反应物有O2、OH-(在碱性条件下)、Mn2+，发生氧化还原反应，生成MnO(OH)2，利用化合价升降相等配平O2、Mn2+、MnO(OH)2系数，再利用电荷守恒配平OH-的系数，最后可用原子守恒检查方程式的配平是否正确；

（2）①—④完成后，发生2Mn2++O2+4OH-=2MnO(OH)2  ，

⑤—⑥完成后，发生MnO(OH)2+2I—+4H+=Mn2++I2+3H2O，

⑦—⑧完成后，发生I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6，故⑦中淀粉做指示剂，颜色变化为蓝色变无色

（3）①根据（1）中的三个方程式，可以看出物质间的定量关系：

O2 →2 MnO(OH)2 → 2 I2 → 4 Na2S2O3，

即该题的思路是利用Na2S2O3溶液定量测定某水样中O2的含量；

O2  →→→→ 4 Na2S2O3，

 1             4

n(O2)    0.005 mol · L—1×（3.90×10-3）L=1.95×10-5 mol

则n(O2)= 1.95×10-5 mol÷4=4.875×10-6 mol

此水样中氧（O2）的含量为[（4.875×10-6 mol）×32g.mol-1×1000mg.g-1]/0.02L=7.8mg·L—1；

②“若未用Na2S2O3标准溶液润洗滴定管”，则C（Na2S2O3）减小，V（Na2S2O3）增大即滴定管的读数增大，所以n(O2)增大，故测得水样中O2的含量将偏大；