Question

8．電解飽和食鹽水所得溶液經多次循環(huán)使用后，ClO^-、ClO${\;}_{3}^{-}$含量會增加．
已知：
Ⅰ．NaHCO₃固體50℃開始分解，在溶液中分解溫度更低．
Ⅱ．堿性條件下，ClO^-有強氧化性，ClO${\;}_{3}^{-}$性質穩(wěn)定．
Ⅲ．酸性條件下，ClO${\;}_{3}^{-}$被Fe²⁺還原為Cl^-，MnO${\;}_{4}^{-}$被Fe²⁺還原為Mn²⁺．
（1）氯酸鹽產生的原因可表示為3ClO^-?2Cl^-+ClO${\;}_{3}^{-}$，該反應的平衡常數表達式為$\frac{c（C{l}^{-}）{c}^{2}（Cl{{O}_{3}}^{-}）}{{c}^{3}（Cl{O}^{-}）}$．
（2）測定電解鹽水中ClO${\;}_{3}^{-}$含量的實驗如下：
步驟1：量取鹽水樣品V mL，調節(jié)pH至9～10，再稀釋至500mL．
步驟2：取10.00mL稀釋后的試液，滴加5%的雙氧水，至不再產生氣泡．
步驟3：加入飽和NaHCO₃溶液20mL，煮沸．
步驟4：冷卻，加足量稀硫酸酸化．
步驟5：加入a mol•L^-1 FeSO₄溶液V₁mL（過量），以如圖所示裝置煮沸．
步驟6：冷卻，用c mol•L^-1 KMnO₄標準溶液滴定至終點，消耗KMnO₄標準溶液V₂ mL．
①稀釋時用到的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、500mL容量瓶、玻璃棒．
②步驟2用雙氧水除去鹽水中殘留ClO^-的離子方程式為ClO^-+H₂O₂=Cl^-+H₂O+O₂↑，還原劑不用Na₂SO₃的原因為Na₂SO₃殘留物會與氧化劑反應，造成實驗誤差．
③與步驟5中通N₂目的相同的實驗是3（填寫步驟號）．
④該鹽水試樣中ClO${\;}_{3}^{-}$的濃度為$\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3V}$mol•L^-1（用含字母的代數式表示）．
⑤為提高實驗結果的精確度，還需補充的實驗是將實驗步驟1～6重復2次或不加鹽水樣品，保持其他條件相同，進行空白實驗．

Answer 1

分析 （1）平衡常數等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到；
（2）①量取鹽水樣品V mL，調節(jié)pH至9～10，再稀釋至500mL，是配制500ml溶液，結合溶液配制過程選擇需要的儀器；
②過氧化物被次氯酸根離子氧化生成氧氣，亞硫酸鈉具有還原性分析；
③通入氮氣防止亞鐵離子被空氣中的氧氣氧化，趕凈裝置中的空氣；
④加入a mol•L^-1 FeSO₄溶液V₁mL（過量），酸性條件下，ClO₃^-被Fe²⁺還原為Cl^-，用c mol•L^-1 KMnO₄標準溶液滴定至終點，消耗KMnO₄標準溶液V₂ mL．是高錳酸鉀氧化剩余亞鐵離子，據此結合離子方程式定量關系計算還原的ClO₃^-離子的物質的量，得到濃度，注意溶液體積變化的計算；
⑤為提高實驗結果的精確度，需要重復幾次試驗使測定結果更準確．

解答 解：（1）氯酸鹽產生的原因可表示為3ClO^-?2Cl^-+ClO₃^-，該反應的平衡常數表達式為，K=$\frac{c（C{l}^{-}）{c}^{2}（Cl{{O}_{3}}^{-}）}{{c}^{3}（Cl{O}^{-}）}$，
故答案為：$\frac{c（C{l}^{-}）{c}^{2}（Cl{{O}_{3}}^{-}）}{{c}^{3}（Cl{O}^{-}）}$；
（2）①量取鹽水樣品V mL，調節(jié)pH至9～10，再稀釋至500mL，是配制500ml溶液，稀釋時用到的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、500mL容量瓶、玻璃棒，
故答案為：500mL容量瓶、玻璃棒；
②過氧化物被次氯酸根離子氧化生成氧氣，步驟2用雙氧水除去鹽水中殘留ClO^-的離子方程式為：ClO^-+H₂O₂=Cl^-+H₂O+O₂↑，亞硫酸鈉具有還原性殘留物會與氧化劑反應，造成實驗誤差，
故答案為：ClO^-+H₂O₂=Cl^-+H₂O+O₂↑，Na₂SO₃殘留物會與氧化劑反應，造成實驗誤差；
③通入氮氣防止亞鐵離子被空氣中的氧氣氧化，趕凈裝置中的空氣，分析步驟可知，步驟3中需要排凈裝置空氣，避免干擾測定結果，
故答案為：3；                        
 ④加入a mol•L^-1 FeSO₄溶液V₁mL（過量），酸性條件下，ClO₃^-被Fe²⁺還原為Cl^-，反應的離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+3H₂O+Cl^-，用c mol•L^-1 KMnO₄標準溶液滴定至終點，消耗KMnO₄標準溶液V₂ mL．是高錳酸鉀氧化剩余亞鐵離子，依據反應的離子方程式定量關系計算：
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5       1
n     cV₂×10^-3mol
n=5cV₂×10^-3mol
與ClO₃^-反應的Fe²⁺離子物質的量=a mol•L^-1×V₁×10^-3L-5cV₂×10^-3mol
據此結合離子方程式定量關系計算還原的ClO₃^-離子的物質的量，
      ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+3H₂O+Cl^-，
    1        6
n（ClO₃^-）    a mol•L^-1×V₁×10^-3L-5cV₂×10^-3mol
n（ClO₃^-）=$\frac{1}{6}$（a mol•L^-1×V₁×10^-3L-5cV₂×10^-3mol）=$\frac{a{V}_{1}-5c{V}_{2}}{6}$×10^-3mol
500mL溶液中含ClO₃^-離子物質的量=$\frac{a{V}_{1}-5c{V}_{2}}{6}$×10^-3mol×$\frac{500}{10}$=$\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3}$×10^-3mol，
得到濃度=$\frac{\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3}×1{0}^{-3}mol}{V×1{0}^{-3}L}$=$\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3V}$mol/L，
故答案為：$\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3V}$；
⑤為提高實驗結果的精確度，需要重復幾次試驗使測定結果更準確，為提高實驗結果的精確度，還需補充的實驗是將實驗步驟1～6重復2次或不加鹽水樣品，保持其他條件相同，進行空白實驗，
故答案為：將實驗步驟1～6重復2次或不加鹽水樣品，保持其他條件相同，進行空白實驗．

點評 本題考查了物質組成和含量的探究實驗方法，物質性質的理解應用，離子含量的測定實驗設計和過程分析是解題關鍵，題目難度中等．