1.[2015·高考全国卷Ⅱ,28(3)]用如图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50 mL水溶解后,再加入3 mL稀硫酸; Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口; Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收; Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中; Ⅴ.用0.100 0 mol·L
-
-1
硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O23===2I+
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-
S4O26),指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中:
(1)锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。
(2)玻璃液封装置的作用是 。
(3)Ⅴ中加入的指示剂通常为 ,滴定至终点的现象是 。 (4)测得混合气中ClO2的质量为 g。
解析:(1)ClO2具有氧化性,I-具有还原性,二者在酸性溶液中发生氧化还原反应,离子方程式为2ClO2+10I-+8H+===5I2+4H2O+2Cl-。
(2)该实验中ClO2不一定被完全吸收,故玻璃液封管的作用是吸收残留的ClO2气体,同时防止生成的单质碘逸出。
(3)淀粉遇I2显蓝色,用Na2S2O3溶液滴定I2时,可选用淀粉溶液作指示剂,达到滴定终点时溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变。
1(4)ClO2、I2和Na2S2O3间存在关系式:2ClO2~5I2~10Na2S2O3,则有n(ClO2)=n(Na2S2O3)
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=×0.100 0 mol·L-1×20.00×10-3 L=4×10-4 mol,m(ClO2)=4×10-4mol×67.5 g·mol-1
5=0.027 00 g。
答案:(1)2ClO2+10I+8H===5I2+4H2O+2Cl (2)吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出)
(3)淀粉溶液 滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶
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+
-
液颜色不再改变
(4)0.027 00
2.铜的硫化物可用于冶炼金属铜。为测定某试样中Cu2S、CuS的质量分数,进行如下实验:
步骤1:在0.750 0 g试样中加入100.00 mL 0.120 0 mol·L1 KMnO4的酸性溶液,加热,
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2
硫元素全部转化为SO24,铜元素全部转化为Cu,滤去不溶性杂质。
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+
步骤2:收集步骤1所得滤液至250 mL容量瓶中,定容。取25.00 mL溶液,用0.100 0 mol·L1 FeSO4溶液滴定至终点,消耗16.00 mL。
-
步骤3:在步骤2滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀,然后加入适量NH4HF2溶液(使Fe、Mn元素不参与后续反应),加入约1 g KI固体(过量),轻摇使之溶解并发生反应:2Cu2
+
+4I===2CuI↓+I2。用0.050 00 mol·L1 Na2S2O3溶液滴定至终点(离子方程式为2S2O23+
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-
I2===2I+S4O26),消耗14.00 mL。
已知:酸性条件下,MnO4的还原产物为Mn2。
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+
(1)若步骤3加入氨水产生沉淀时,溶液的pH=2.0,则溶液中c(Fe3)= 。{已
+
知室温下Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10
+
-39
}
+
(2)步骤3若未除去Fe3,则测得的Cu2的物质的量将 (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)计算试样中Cu2S和CuS的质量分数: 。 解析:(1)步骤3加入氨水产生沉淀时,溶液的pH=2.0,c(OH-)=10-12 mol·L-1,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.6×10-39,则溶液中c(Fe3+)=2.6×10-3 mol·L-1。
(2)Fe3+也能氧化I-,步骤3若未除去Fe3+,这样生成的I2多,消耗的Na2S2O3溶液偏多,测得的Cu2+的物质的量将偏高。
(3)设Cu2S和CuS的物质的量分别为x、y,
2-
2Cu2+~I2~2S2O3
2-n(Cu2+)=n(S2O3)=0.050 00 mol·L-1×14.00×10-3 L=7.000×10-4 mol
x=2.000×10-3 mol, y=3.000×10-3 mol。
2.000×10-3 mol×160 g·mol-1
w(Cu2S)=×100%≈42.7%,
0.750 0 g3.000×10-3 mol×96 g·mol-1
w(CuS)=×100%=38.4%。
0.750 0 g答案:(1)2.6×103 mol·L1 (2)偏高
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-
(3)w(Cu2S)≈42.7%,w(CuS)=38.4%
3.用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5~6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO2)。饮用水中的ClO2、ClO2含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I还原为ClO2、Cl的转化率与溶液pH的关系如图所示。当pH≤2.0时,ClO2也能被I完全还原为Cl。反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定:2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI。
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(1)请写出pH≤2.0时ClO2与I反应的离子方程式: 。 (2)请完成相应的实验步骤:
步骤1:准确量取V mL水样加入到锥形瓶中; 步骤2:调节水样的pH为7.0~8.0; 步骤3:加入足量的KI晶体;
步骤4:加入少量淀粉溶液,用c mol·L1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶
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液V1 mL;
步骤5: ;
步骤6:再用c mol·L1Na2S2O3溶液滴定至终点,又消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
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(3)根据上述分析数据,测得该饮用水中ClO2的浓度为 mol·L1(用含字母的代数式
-
-
表示)。
解析:(3)根据电子守恒可得pH为7.0~8.0时反应的关系式: ClO2 ~
1
I ~ Na2S2O3 22
cV1×10-3 mol cV1×10-3 mol pH≤2.0时,反应的关系式:
ClO-2 ~ 2I2 ~ 4Na2S2O3
cV2×10-3 mol cV2×10-3 mol 4
故原水样中含有
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n(ClO-2)=
+
-
c(V2-4V1)
?cV2-cV1?×10-3 mol,c(ClO--1。) = mol·L 2?4?4V
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答案:(1)ClO2+4H+4I===Cl+2I2+2H2O c(V2-4V1)
(2)调节溶液的pH≤2.0 (3)
4V
4.(2017·高考全国卷Ⅱ)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下:
Ⅰ.取样、氧的固定
用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成 MnO(OH)2,实现氧的固定。
Ⅱ.酸化、滴定
将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被I还原为Mn2,在暗处静置5 min,然后用标准
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+
2
Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2O23+I2===2I+S4O6)。
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回答下列问题:
(1)取水样时应尽量避免扰动水体表面,这样操作的主要目的是 。
(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为 。
(3)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和 ;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除 及二氧化碳。
(4)取100.00 mL水样经固氧、酸化后,用a mol·L1 Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作
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指示剂,终点现象为 ;若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL,则水样中溶解氧的含量为 mg·L1。
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(5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏 。(填“高”或“低”)
解析:(1)取水样时避免扰动水体表面,这样能保证所取水样中溶解氧量与水体中实际溶解氧量基本相同,以减小实验误差。(2)根据水样与Mn(OH)2碱性悬浊液反应生成MnO(OH)2,可写出固氧的反应为O2+2Mn(OH)2===2MnO(OH)2。(3)由于Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定,配制该溶液时无需用容量瓶,只需粗略配制,故配制Na2S2O3溶液时,还需要用到的玻璃仪器为量筒;所用蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,这样能除去水中溶解的氧气和CO2,且能杀菌。(4)根据Ⅱ可知MnO(OH)2 能将水样中的I-氧化为I2,滴
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