Question

化学需氧量(chemical oxygen demand，简称COD)表示在强酸性条件下重铬酸钾氧化 1 L 污水中有机物所需的氧化剂的量，并换算成以氧气为氧化剂时，1 L水样所消耗O₂的质量(mg·L^-1)计算。COD小，水质好。某湖面出现赤潮，某化学兴趣小组为测定其污染程度，用 1.176 g K₂Cr₂O₇固体配制成 100 mL溶液，现取水样20.00 mL，加入10.00 mL K₂Cr₂O₇溶液，并加入适量酸和催化剂，加热反应2 h。多余的K₂Cr₂O₇用0.100 0 mol·L^-1Fe(NH₄)₂(SO₄)₂溶液进行滴定，消耗Fe(NH₄)₂(SO₄)₂溶液的体积如下表所示。此时，发生的反应是CrO₇^2-+6Fe^2＋+14H⁺=2Cr^3＋+6Fe³⁺+7H₂O。(已知K₂Cr₂O₇和有机物反应时被还原为 Cr³⁺，K₂Cr₂O₇的相对分子质量为294)

序号	起始读数/mL	终点读数/mL
1	0.00	12.10
2	1.26	13.16
3	1.54	14.64

(1)K₂Cr₂O₇溶液的物质的量浓度为______mol·L^-1。

(2)求该湖水的COD为______mg·L^-1。

Answer

0.0400 480

【解析】

(1)根据n=及c=计算K2Cr2O7溶液的物质的量浓度；

(2)根据CrO72-+6Fe2++14H+=2Cr3＋+6Fe3++7H2O，计算剩余的K2Cr2O7的物质的量，进而计算水样消耗的n(K2Cr2O7)；再根据电子转移守恒计算水样消耗氧气的物质的量，及计算水样的化学需氧量，据此解答。

(1)K2Cr2O7的摩尔质量为294 g/mol，则1.176 g K2Cr2O7固体的物质的量是n(K2Cr2O7)==0.0040 mol，由于配制成100 mL溶液，所以配制K2Cr2O7的溶液的物质的量浓度c(K2Cr2O7)==0.0400 mol/L；

(2)n(K2Cr2O7)=0.01 L×0.0400 mol/L=4×10-4 mol，三次实验消耗溶液的体积分别是12.10 mL、11.90mL、13.10 mL，可见第三次实验误差较大，要舍去，则消耗溶液平均体积是V==12.00 mL、n(Fe2+)=12×10-3 L×0.10 mol/L=1.2×10-3 mol，由CrO72-+6Fe2＋+14H+=2Cr3＋+6Fe3++7H2O可知，剩余的n(K2Cr2O7)=n(Fe2+)=×1.2×10-3 mol=2×10-4 mol，则水样消耗的n(K2Cr2O7)=4×10-4 mol-2×10-4 mol=2×10-4 mol，根据电子电子转移可知，水样需要氧气的物质的量为n(O2)=×[2×10-4mol×(6-3)×2]=3×10-4 mol，氧气的质量m(O2)=3×10-4 mol×32 g/mol=96×10-4 g=9.6 mg，故该水样的化学需氧量COD==480 mg/L。