Question

12．我國廢水三級排放標準規(guī)定：廢水中苯酚的含量不得超過1.00mg/L．實驗室可用一定濃度的溴水測定某廢水中苯酚的含量，其原理如下：

（1）請完成相應的實驗步驟：
步驟1：準確量取25.00mL待測廢水于250mL錐形瓶中．
步驟2：將5.0mL 0.01mol/L溴水迅速加入到錐形瓶中，塞緊瓶塞，振蕩．
步驟3：打開瓶塞，向錐形瓶中加入過量的0.1mol/L KI溶液，振蕩．
步驟4：滴入2～3滴淀粉溶液，再用0.01mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，消耗 Na₂S₂O₃溶液8.50mL．（反應原理：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆）
（2）該廢水中苯酚的含量為9.4mg/L．
（3）步驟2塞緊瓶塞的原因是防止溴水揮發(fā)，影響測定結果
（4）步驟3若振蕩時間過長，則測得的廢水中苯酚的含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”，下同）．步驟4中若滴定至終點時滴定管尖嘴處出現(xiàn)氣泡，而滴定前無氣泡，會使測得的廢水中苯酚的含量偏高．

Answer 1

分析 （1）測定廢水中苯酚的含量需要通過測定溴的消耗，而剩余的溴單質用HI滴定，生成的碘單質再用0.01mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定，判斷滴定終點的指示劑是淀粉，淀粉遇碘變藍色，當溶液藍色消失時即達到滴定終點，所以步驟4中應滴加2～3滴淀粉溶液，再用0.01mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點；
（2）根據消耗的 Na₂S₂O₃標準溶液的體積計算剩余溴的物質的量，利用2Na₂S₂O₃～I₂～Br₂，可知剩余溴的物質的量是（0.0085L×0.01mol/L）×$\frac{1}{2}$=4.25×10^-5mol，則25mL廢水中苯酚的物質的量是[（0.005L×0.01mol/L-4.25×10^-5mol）]×$\frac{1}{3}$=2.5×10^-6mol，所有苯酚的質量是2.5×10^-6mol×94g/mol=2.35×10^-4g=0.235mg，該廢水中苯酚的含量為$\frac{0.235mg}{0.025L}$=9.4mg/L；
（3）為了防止溴水揮發(fā)，影響測定結果，步驟2要塞緊瓶塞；
（4）若步驟3持續(xù)時間較長，則空氣中的氧氣也會氧化碘離子為碘單質，則消耗Na₂S₂O₃標準溶液的體積大于15mL，剩余溴的物質的量偏大，與苯酚反應的溴的物質的量偏小，則苯酚的含量偏低；若滴定至終點時滴定管尖嘴處出現(xiàn)氣泡，而滴定前無氣泡，則測定的Na₂S₂O₃的體積偏小，剩余溴的物質的量偏小，與苯酚反應的溴的物質的量偏大．

解答 解：（1）步驟4，硫代硫酸鈉溶液滴定碘單質，需要加入淀粉溶液做指示劑，滴入2～3滴淀粉溶液，再用0.01mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點；
故答案為：滴入2～3滴淀粉溶液；
（2）和碘化鉀反應的溴單質物質的量：
Br₂～I₂～2Na₂S₂O₃
1        2
n     0.01mol/L×0.0085L
n=0.0000425mol
n_總（Br₂）=0.005L×0.01mol/L=0.00005mol，
故與苯酚反應的溴單質為0.00005mol-0.0000425mol=0.0000075mol
則苯酚物質的量=$\frac{1}{3}$×0.0000075mol=0.0000025mol
該廢水中苯酚的含量為$\frac{0.0000025mol×94g/mol}{0.025L}$=0.0094g/L=9.4mg/L，
故答案為：9.4；
（3）為了防止溴水揮發(fā)，影響測定結果，步驟2要塞緊瓶塞，
故答案為：防止溴水揮發(fā)，影響測定結果；
（4）若步驟3持續(xù)時間較長，則空氣中的氧氣也會氧化碘離子為碘單質，則消耗Na₂S₂O₃標準溶液的體積大于15mL，剩余溴的物質的量偏大，與苯酚反應的溴的物質的量偏小，則苯酚的含量偏低；若滴定至終點時滴定管尖嘴處出現(xiàn)氣泡，而滴定前無氣泡，則測定的Na₂S₂O₃的體積偏小，剩余溴的物質的量偏小，與苯酚反應的溴的物質的量偏大，會使測得的廢水中苯酚的含量偏高，
故答案為：偏低；偏高．

點評 本題考查化學工藝流程制備方案、物質含量測定，屬于拼合型題目，設計對工藝流程的理解、除雜、氧化還原反應滴定應用等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．