Question

溶解氧（指溶解在水体中氧气分子）是衡量水质的一个重要指标。为测定某水样中溶解氧含量（ρ=）设计了如下实验方案。实验步骤如下：

步骤1：水样的采集与固定

用水样瓶准确量取100mL的待测水样（不能留有气泡），并用针筒向水样下方快速注入2.0mLMnSO₄溶液和3.0mL碱性KI溶液，盖好瓶盖，上下颠倒摇匀，此时生成Mn²⁺在碱性条件下被水中的氧气氧化为MnOOH棕色沉淀，静置至澄清。

步骤2：碘的游离

向水样瓶中加入3.0mL浓硫酸，使I^－在酸性条件下被MnOOH氧化为I₂，同时MnOOH被还原Mn²⁺，待沉淀完全溶解后，将它们全部转移到250mL锥形瓶中。

步骤3：碘的滴定

向锥形瓶中加入少量淀粉溶液，再滴加0.005mol·L^-1的Na₂S₂O₃标准溶液，恰好完全反应时，消耗Na₂S₂O₃标准溶液的体积为16mL。（已知：I₂＋2S₂O₃^2-=2I^-＋S₄O₆^2-）

（1）MnOOH中Mn元素的化合价是___。

（2）写出步骤2中所发生反应的离子方程式___。

（3）若待测水样中留有气泡，则测定结果将___。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

（4）计算该水样中溶解氧的含量ρ（以mg·L^-1表示），并写出计算过程：___。

Answer

+3 2I-＋2MnOOH＋6H+=I2＋2Mn2+＋4H2O 偏大 6.4mg·L-1

【解析】

该实验利用Mn2+在碱性条件下被水中的氧气氧化为MnOOH棕色沉淀，然后加入浓硫酸，使I－在酸性条件下被MnOOH氧化为I2，然后利用Na2S2O3标准溶液进行滴定，通过消耗的Na2S2O3标准溶液的量计算水中溶解氧的含量，以此进行分析。

（1）MnOOH中O呈-2价，H呈+1价，根据化合物化合价为0可知Mn元素的化合价为+3价；

（2）步骤2为酸性条件下I-与MnOOH发生氧化还原反应，I元素化合价从-1价升高为0价，Mn元素化合价从+3价降低为+2价，根据氧化还原反应得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可知其离子方程式为：2I-＋2MnOOH＋6H+=I2＋2Mn2+＋4H2O；

（3）若待测液中含有水泡，即含有未溶解的氧气，则消耗的MnSO4增加，后续生成的I2会增加，最终滴定消耗的Na2S2O3标准溶液增加，最终测得的结果将偏大；

（4）整个过程中Mn2+反应前后未发生变化，根据整个得失电子守恒可列出关系式：

解得n(O2)=2×10-5mol，水样中溶解氧含量ρ==6.4mg·L-1。