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【題目】以黃鐵礦(FeS2)、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應制備二氧化氯氣體,再用水吸收獲得二氧化氯溶液。在此過程中需要控制適宜的溫度,若溫度不當,副反應增加,影響生成ClO2氣體的純度,且會影響ClO2氣體的吸收率。具體情況如下圖所示。

請回答下列問題:

(1)據(jù)圖可知,反應時需要控制的適宜溫度是________ ℃,達到此要求采取的適宜措施是________。

(2)已知:黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下被ClO3氧化成SO42-,寫出制備二氧化氯的離子方程式:____________________________________。

(3)某;瘜W學習小組擬以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作為衡量ClO2產率的指標。若取NaClO3樣品質量6.0 g,通過反應和吸收可得400 mL ClO2溶液,取出20 mL,加入37.00 mL 0.500 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反應,過量Fe2+再用0.0500 mol·L-1 K2Cr2O7標準溶液滴定至終點,消耗20.00 mL。反應原理如下:

4H+ClO2+5Fe2+===Cl+5Fe3++2H2O

14H+6Fe2++Cr2O72-===2Cr3++6Fe3++7H2O

試計算ClO2的“產率”為_________________________。

【答案】30 水浴加熱(或水浴控制恒溫)15ClO3+FeS2+14H===15ClO2↑+Fe3++7H2O+2SO42-56.25%

【解析】

(1)據(jù)圖可知,在20℃反應時ClO2氣體制取純度高,但是氣體的吸收率較低,在30℃無論是反應制取ClO2氣體純度高還是氣體的吸收率都較高。若溫度再升高,制取ClO2氣體純度高還是氣體的吸收率都降低。所以需要控制的適宜溫度是30℃;達到此要求采取的適宜措施是水浴加熱(或水浴控制恒溫);(2)黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下被ClO3氧化成SO42-,制備二氧化氯的離子方程式為15ClO3+FeS2+14H=15ClO2↑+Fe3++7H2O+2SO42-;(3)由方程式4H++ClO2+5Fe2+=Cl-+5Fe3+ +2H2O、14H+ + Cr2O72-+6 Fe2+ =2Cr3+ + 6 Fe3+ +7H2O可結合電子得失守恒可得1×n(Fe2+)=5×n(ClO2)+2×3×n(Cr2O72-).與K2Cr2O7反應的n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×20×10-3L×0.0500mol/L=6×10-3mol;與ClO2反應的n(Fe2+)=37×10-3L× 0.0500mol/L -6×10-3mol=1.25×10-2mol。所以n(ClO2)=×1.25×10-2mol=2.5×10-3mol。ClO2的“產率”=。

練習冊系列答案
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(3)向④中加入少量氯化銨固體,此時c(NH)/c(OH)的值________(填“增大”、“減小”、或“不變”)。

(4)若將③和④的溶液混合后溶液恰好呈中性,則混合前③的體積________④的體積(填“大于”、“小于”或“等于”),此時溶液中離子濃度由大到小的順序是____________

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