Question

实验室用下列方法测定某水样中O₂的含量．
（1）实验原理
用如图所示装置，使溶解在水中的O₂在碱性条件下将Mn²⁺氧化成MnO（OH）₂，反应的离子方程式为______．再用I^-将生成的MnO（OH）₂还原为Mn²⁺，反应的离子方程式为：MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O．然后用Na₂S₂O₃标准溶液滴定生成的I₂，反应方程式为：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆．
（2）实验步骤
①打开止水夹a 和b，从A 处向装置内鼓入过量N₂，此操作的目的是______；
②用注射器抽取某水样20.00mL从A 处注入锥形瓶；
③再分别从A 处注入含m mol NaOH溶液及过量的MnSO₄溶液；
④完成上述操作后，关闭a、b，将锥形瓶中溶液充分振荡；
⑤打开止水夹a、b，分别从A 处注入足量NaI溶液，并用稀H₂SO₄溶液调节pH至接近中性；
⑥______；
⑦取下锥形瓶，向其中加入2～3滴______作指示剂；
⑧用0.005mol?L^-1Na₂S₂O₃ 滴定至终点．
（3）数据分析
①若滴定过程中消耗的Na₂S₂O₃ 标准溶液体积为3.90mL，则此水样中氧（O₂）的含量为______（单位：mg?L^-1）．
②若未用Na₂S₂O₃ 标准溶液润洗滴定管，则测得水样中O₂的含量将______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
③步骤⑤中加入适量的H₂SO₄使溶液接近中性，其原因是______．

Answer 1

解：（1）溶解在水中的O₂在碱性条件下将Mn²⁺氧化成MnO（OH）₂，锰元素化合价升高2价，氧气化合价降低了4价，根据化合价升高降低相等配平反应的离子方程式为：2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂，
故答案为：2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂；
（2）①由于测定的是水样中氧气含量，必须将装置中的空气赶走，避免干扰测定结果，
故答案为：赶走装置内空气，避免空气中的O₂的干扰；
⑥加入稀硫酸和碘化钠溶液后，关闭a、b，将锥形瓶中溶液充分振荡，让溶液中的碘离子与氢氧化锰充分反应，即操作是重复④的操作，
故答案为：重复④的操作；
⑦由于反应中有碘单质参与，利用碘遇到淀粉显示蓝色的特性，可以选用淀粉做指示剂，
故答案为：淀粉溶液；
（3）①发生的反应有：2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂、MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O、I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，
氧气反应的关系式为：O₂～2MnO（OH）₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，
1000mL水样中含有的氧气的物质的量是：n（O₂）=n（Na₂S₂O₃）×=0.25×0.005mol?L^-1×0.0039L×50=2.4375×10^-4mol，
氧气的质量为：2.4375×10^-4mol×32g/mol=7.8mg，
此水样中氧（O₂）的含量为7.8mg?L^-1，
故答案为：7.8mg?L^-1；
②若未用Na₂S₂O₃ 标准溶液润洗滴定管，会导致标准液的浓度减小，消耗的标准液的体积增大，测定结果偏大，
故答案为：偏大
③由于加入稀H₂SO₄使MnO（OH）₂充分转化为Mn²⁺，但加入稀H₂SO₄的量时不宜过多，否则后续滴定过程中Na₂S₂O₃与过量的酸反应导致消耗的Na₂S₂O₃溶液偏大，
故答案为：加入稀H₂SO₄使MnO（OH）₂充分转化为Mn²⁺，但加入稀H₂SO₄的量时不宜过多，否则后续滴定过程中Na₂S₂O₃与过量的酸反应导致消耗的Na₂S₂O₃溶液偏大．
分析：（1）根据题中反应物和生成物，利用化合价升降相等配平；
（2）①测定的是水样中氧气含量，必须将装置中的空气赶走，避免干扰测定结果；
⑥关闭a、b，将锥形瓶中溶液充分振荡，使氢氧化锰与溶液中的碘离子完全反应；
⑦根据反应中有碘单质参与，利用碘遇到淀粉显示蓝色的特性，使用淀粉做指示剂；
（3）①根据反应原理找出反应的关系式，计算出试样中的氧含量；
②滴定管没有润洗，导致标准液浓度减小，消耗的标准液体积变大，氧气含量偏大；
③根据反应原理及硫代硫酸钠能够与酸反应分析．
点评：本题考查了水样中氧气含量的测定，涉及的内容较多，本题难度较大，需要分析实验原理并联系滴定知识合理完成，充分考查了学生的分析、理解能力．