Question

水中的溶解氧的含量是衡量水质的一个重要指标，某实验兴趣小组通过如下步骤来测量水中溶解氧的含量：

步骤一：向溶解氧测量瓶中注入20.00 mL水样，再分别加入1 mL 0.1 mol • L^-1MnSO₄溶液和3mL NaOH和KI的混合溶液，充分反应。此时发生反应的化学方程式为： Mn²⁺+2OH^-=Mn(OH)₂↓ 2Mn(OH)₂+ O₂ =2MnO(OH)₂

步骤二：向上述混合物中加入1.5 mL浓硫酸，充分反应后制沉淀完全溶解，此时溶液呈黄色。

步骤三：将溶液全部转移到容量瓶中，向其中滴加2〜3滴淀粉溶液，溶液呈蓝色。用 0．005 mol •L^-1的Na₂S₂O₃标准溶液滴定至蓝色恰好消失，共消耗Na₂S₂O₃标准溶液3.60 mL。此时发生反应为：

I₂+2Na₂S₂O₃= 2NaI + Na₂S₄O₆

（1）25 ℃时，步骤一中当加入NaOH使溶液的pH = 12时,此时溶液中的c(Mn²⁺)=_________mol • L^-1 。 (已知 K_spMn(OH)₂ =2.06×10^-13)

（2）写出步骤二中所发生反应的化学方程式：______________________________。

（3）计算该水样中溶解氧的含量。（单位：mg • L^-1，请写出计算过程）______________________________

Answer

2.06×10-9 MnO(OH)2+2H2SO4+2KI=MnSO4+K2SO4+I2+3H2O 由化学方程式可知:O2〜4Na2S2O3

n(O2)=×0.005mol• L-1×3.60×10-3L=4.5×10-6mol

溶解氧的含量==7.2 mg •L-1

【解析】本题考查溶度积的计算、氧化还原反应方程式的书写、化学计算等知识，（1）根据溶度积的表达式，Ksp=c(Mn2＋)×c2(OH－)，此时溶液的pH=12，即溶液中c(OH－)=10－2mol·L－1，c(Mn2＋)=Ksp/c2(OH－)=2.06×10－13/10－4=2.06×10－9mol·L－1；（2）根据步骤二现象加入浓硫酸后，沉淀溶解，且溶液显黄色，说明I－转化成I2，MnO(OH)2作氧化剂，被还原成Mn2＋，化合价降低2价，I－转化成I2，化合价由－1价→0价，化合价共升高1价，最小公倍数为2，根据化合价的升降以及原子守恒，电荷守恒进行配平；因此化学反应方程式为MnO(OH)2+2H2SO4+2KI=MnSO4+K2SO4+I2+3H2O；（3）根据化学反应方程式，建立关系式：O2～4Na2S2O3，n(O2)=n(Na2S2O3)/4=3.6×10－3×0.005/4mol=4.5×10－6mol，即溶解氧的含量是4.5×10－6×32×10－3/20×10－3mg·L－1=7.2mg·L－1。

点睛：本题的难点是氧化还原反应方程式的书写和溶解氧含量的计算，氧化还原反应反应方程式的书写，首先判断出氧化剂、还原剂以及它们的产物，MnO(OH)2作氧化剂，得到黄色溶液，说明产生I2，即I－作氧化剂，有MnO(OH)2＋KI→MnSO4＋K2SO4+I2，根据化合价的升降法进行配平，即MnO(OH)2＋2KI→MnSO4＋K2SO4＋I2，然后写上H2SO4和H2O，即MnO(OH)2+2H2SO4+2KI=MnSO4+K2SO4+I2+3H2O；像本题的计算，涉及多个反应方程式，一般需要建立关系式，碘单质作中介，O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3，从而进行计算。