Question

某研究小組用黃鐵礦（FeS₂）、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應(yīng)制備ClO₂氣體，再用水吸收該氣體可得ClO₂溶液．在此過程中需要控制適宜的溫度，若溫度不當(dāng)，副反應(yīng)增加，影響生成
ClO₂氣體的純度，且會影響ClO₂的吸收率，具體情況如圖所示．
（1）據(jù)圖可知，反應(yīng)時需要控制的適宜溫度是

30℃

℃，要達到此要求需要采取的措施是

水浴加熱

．
（2）已知：黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下可被ClO

- 3

氧化成SO

2- 4

，請寫出制備二氧化氯（ClO₂）的離子方程式：

15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺═15ClO₂+Fe³⁺+7H₂O+2SO₄^2-

．
（3）該�；瘜W(xué)學(xué)習(xí)小組擬以“m（ClO₂）/m（NaClO₃）”作為衡量ClO₂產(chǎn)率的指標(biāo)．若取NaClO₃樣品6.0g，通過反應(yīng)和吸收獲得400mL ClO₂溶液，取此溶液20mL與37.00mL 0.500mol?L^-1 （NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液充分反應(yīng)后，過量的Fe²⁺再用0.050 0mol?L^-1K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL．反應(yīng)原理為：
4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺═Cl^-+5Fe³⁺+2H₂O
14H⁺+Cr₂O

2- 7

+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
試計算ClO₂的“產(chǎn)率”（寫出計算過程）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)圖象分析溫度再30°C時ClO₂的吸收率最大純度90%以上；控制100°C以下的 溫度需要用水浴加熱；
（2）用黃鐵礦（FeS₂）、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應(yīng)制備ClO₂氣體，依據(jù)原子守恒，電子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（3）依據(jù)化學(xué)方程式的定量關(guān)系列式計算，以“m（ClO₂）/m（NaClO₃）”作為衡量ClO₂產(chǎn)率的指標(biāo)；

解答：解：（1）ClO₂氣體的純度，且會影響ClO₂的吸收率，依據(jù)圖象分析溫度再30°C時ClO₂的吸收率最大純度90%以上，控制100°C以下的 溫度需要用水浴加熱；
故答案為：30℃；水浴加熱；
（2）用黃鐵礦（FeS₂）、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應(yīng)制備ClO₂氣體，氯酸跟離子在酸溶液中具有強氧化性，氧化FeS₂為硫酸鐵和硫酸，本身被還原為反應(yīng)的離子方程式為ClO₂；結(jié)合原子守恒、電子守恒配平寫出離子方程式為：15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺═15ClO₂+Fe³⁺+7H₂O+2SO₄^2-；
答案為：15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺═15ClO₂+Fe³⁺+7H₂O+2SO₄^2-；
（3）依據(jù)題干離子反應(yīng)過程得到
   Cr₂O₇^2-～～～～～～～～～6Fe²⁺
   　1　　　                 6
 0.050 0mol?L^-1×0.020L      0.006mol
   ClO₂～～～～～5Fe²⁺
     1            5
    0.0025mol   0.037L×0.500mol?L^-1-0.006mol
400mL ClO₂溶液中含ClO₂ 0.0025mol×20=0.05mol；
以“m（ClO₂）/m（NaClO₃）”作為衡量ClO₂產(chǎn)率的指標(biāo)，所以產(chǎn)率=

0.05mol×67.5g/mol

6.0g

×100%=56.25%
故答案為：56.25%

點評：本題考查了化學(xué)方程式計算應(yīng)用，反應(yīng)條件選擇，離子方程式書寫，題目難度中等．