Question

水中氧的含量测定步骤如下:

步骤1：水中的氧在碱性溶液中将Mn²⁺氧化为MnO(OH)₂。

步骤2：加入碘离子将生成的MnO(OH)₂再还原成Mn²⁺离子。

步骤3：用硫代硫酸钠标准溶液滴定步骤2中生成的碘。

有关的测定数据如下：

1：Na₂S₂O₃溶液的标定。取25.00 mL KIO₃标准溶液(KIO₃浓度：174.8 mg·L^-1)与过量KI在酸性介质中反应，用Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗12.45 mL。

2：取20.0°C下新鲜水样103.5mL，按上述测定步骤滴定，消耗Na₂S₂O₃标准溶液11.80 mL。已知该温度下水的饱和O₂含量为9.08 mg·L^-1。

3．在20.0°C下密闭放置5天的水样102.2 mL，按上述测定步骤滴定，消耗硫代硫酸钠标准溶液6.75 mL。

5-1 写出上面3步所涉及的化学反应方程式。

5-2     计算标准溶液的浓度（单位mol·L^-1）。

5-3 计算新鲜水样中氧的含量（单位mg·L^-1）。

5-4 计算陈放水样中氧的含量（单位mg·L^-1）。

5-5 以上测定结果说明水样具有什么性质？

Answer 1

5-1 步骤1   2Mn²⁺ + O₂ + 4OH^– = 2MnO(OH)₂                                (1分)

步骤2  2I^– + MnO(OH)₂ + 4H⁺ = Mn²⁺ + I₂ + 3H₂O                          (1分)

    或

步骤3  I₂ + 2S₂O₃^2– = 2I^– + S₄O₆^2–                                   (1分)

    或

5-2  标准溶液的浓度：9.841??10^–3 mol·L^-1

     计算过程:

      c(IO₃^–) = 174.8??10^{–3 g}·L^-1 / 214.0g·mol^-1 = 8.168 ?? 10^–4 mol·L^-1        (1分)

      c(S₂O₃^2–)= 6?? c(IO₃^–) ??V(IO₃^–)/V(S₂O₃^2–)

            = 6??8.168??10^–4mol·L^-1??25.00mL/12.45mL=9.841??10^–3mol·L^-1  (3分)

5-3  新鲜水样中氧的含量: 8.98 mg·L^-1                                       

     计算过程:  103.5mL水样中氧的含量:

     n(O₂) = 0.25??c(S₂O₃^2-)??V(S₂O₃^2-)

          =0.25??9.841??10^-3mol·L ^-1??11.80??10^-3L=2.903??10^-5 mol

    氧含量: r(O₂) = 2.903??10^-5 mol??32.00??10³mg·mol^-1/103.5??10^-3L

                = 8.98mg·L^-1                                    （3分）

      注: 新鲜水样的氧饱和度= (8.98/9.08) ??100%= 98.9%

5-4  陈放水样中氧的含量: 5.20 mg·L^-1                              

     计算过程: 102.2mL中氧的含量:

n(O₂) = 0.25??c(S₂O₃^2-)??V(S₂O₃^2-)

     = 0.25??9.841??10^-3mmol·mL^-1??6.75 mL= 1.66??10^-2 mmol

氧含量: r(O₂) = 1.66??10^-2 mmol??32.00mg·mmol^-1/102.2??10^-3L = 5.20 mg·L^-1   (3分)

     注: 陈放引起氧的消耗量= 8.98mg·L^-1 – 5.20mg·L^-1 = 3.78 mg·L^-1

5-5  表明水样里存在好氧性（或喜氧性）微生物(1.5分)或者存在能被氧气还原

    的还原性物质(1.5分)。                                          （共3分）

注：若计算结果正确，任何正确计算过程均得满分；若浓度值错误, 再看计算过程, 若关系式正确, 运算错误, 给一半分。

解析:

本题围绕测定水中的氧分成3个层次。第一个层次是测定氧的3个反应。试题对第一个反应给的信息很完全，而且信息也不难理解，预计所有应试者都应写得出化学方程式。试题对第二个反应的信息不完全。没有说反应的酸碱性条件。应试者应对反应的酸碱性条件作出判断。判断的基础是：I₂在碱性条件下能否稳定存在？这属于中学化学知识的活用。当然，如果学生有Mn(OH)₂在碱性溶液很容易被空气氧化的知识更好，即在碱性溶液里Mn（IV）是比Mn（II）更稳定的价态，要想在碱性溶液里把MnO(OH)₂还原为Mn(OH)₂使用像I^– 这样的还原剂是难以实现的，但没有这种深入知识而单靠中学知识已能作出正确判断。第3个反应决非中学知识，但在高考试题里以信息的形式出现过3次，命题人认为已经是“亚中学知识”了，而且，若不单纯从中学化学课本出发来考察，此知识点确实属于“重要”知识，是容量分析少数最重要的反应之一，因此命题人认为是“适度的”的“不拘泥于中学化学”，可以当作学生已有知识来要求。

    第二部分是容量分析计算。标准溶液浓度计算的基础首先是测定反应中n(IO₃^–) : n(I₂) : n(S₂O₃^2–)(摩尔比)问题，其次是cV = c'V' 的关系式。第一个反应不必写出配平的化学方程式就可确定。因此试题并未要求写方程式。写方程式当然更明确，但浪费了宝贵的应试时间。测氧的计算的原理和知识点完全相同。

    第三部分是考察中学生对水中的氧的一般知识。纯属常识考察。