Question

二氧化氯（ClO₂）是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，有与氯气相似的强烈刺激性气味，易溶于水，沸点11℃，遇热不稳定易分解发生爆炸。一种工业制法用硫铁矿(主要成分为FeS₂)还原氯酸钠制取二氧化氯，某研究小组在实验室设计如下装置制备ClO₂的水溶液。

（1）三颈烧瓶中加入NaClO₃溶液、浓H₂SO₄，通入空气，调节恒温器至60℃，通过固体加料器缓慢匀速加入硫铁矿粉末。反应开始时烧瓶内发生反应的离子方程式如下，请配平该方程式：□ClO₃^－ ＋□FeS₂＋□H^＋＝□ClO₂＋□Fe^3＋＋□SO₄^2－＋□H₂O

（2）装置D的作用是                              。

（3）用上述反应完后的废液(除上述产物外，还有Al^3＋、Mg^2＋、H^＋、Cl^－等)可制备摩尔盐，即(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O。其操作流程如下：

回答下列问题：

①操作Ⅰ的名称为：               。

②试剂X是           ，写出发生的主要反应的离子方程式                        。

③为测定(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O晶体中铁的含量，某实验小组做了如下实验：用电子天平准确称量5.000g硫酸亚铁铵晶体，配制成250mL溶液。取所配溶液25.00mL于锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，用0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至Fe²⁺恰好全部氧化成Fe³⁺，同时，MnO₄^＿被还原成Mn²⁺。测得消耗KMnO₄溶液的平均体积为21.00mL。则该晶体中铁的质量分数为           。（保留4位有效数字）

Answer

（1）15ClO3－ ＋ FeS2＋ 14H＋＝ 15ClO2＋ Fe3＋＋2SO42－＋7H2O  （3分）

（2）检验ClO2是否吸收完全（2分）

（3）①过滤（2分）  ②Fe（2分）； 2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋（2分）；③11.76%（3分）

【解析】

试题分析：（1）配平时，铁和硫元素是按照1﹕2进行的，总共失去十五摩尔的电子，而氯元素总共得到一摩尔的电子，因此在氯酸根离子前面乘以十五，然后按电荷守恒，和质量守恒来过行配来，就可以得到如下关系式：15ClO3－ ＋ FeS2＋ 14H＋＝ 15ClO2＋ Fe3＋＋2SO42－＋7H2O  （3分）

（2）因为二氧化氯（ClO2）是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，其一定具有强烈的氧化性，如若没有被吸收完的话，进入到最后的D瓶中，可以使品红褪色，所以是用来检验ClO2是否吸收完全的（2分）

（3）第一步，是要用过量的铁将生成的三价铁离子还原为二价，因此①的操作是过滤（2分）  ②Fe（2分）； 2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋（2分）；

③假设铁离子的物质的量为xmol

MnO4＿  ～  ～  ～    5Fe2+

1mol                 5mol

0.01000mol/L×21.00mL×10           x

解之得：x＝1.05×10－2mol,则铁的质量分数为：

=11.76%

考点：考查配平方程式以及二氧化氯的氧化性。