Question

12．我国废水三级排放标准规定：废水中苯酚的含量不得超过1.00mg/L．实验室可用一定浓度的溴水测定某废水中苯酚的含量，其原理如下：

（1）请完成相应的实验步骤：
步骤1：准确量取25.00mL待测废水于250mL锥形瓶中．
步骤2：将5.0mL 0.01mol/L溴水迅速加入到锥形瓶中，塞紧瓶塞，振荡．
步骤3：打开瓶塞，向锥形瓶中加入过量的0.1mol/L KI溶液，振荡．
步骤4：滴入2～3滴淀粉溶液，再用0.01mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗 Na₂S₂O₃溶液8.50mL．（反应原理：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆）
（2）该废水中苯酚的含量为9.4mg/L．
（3）步骤2塞紧瓶塞的原因是防止溴水挥发，影响测定结果
（4）步骤3若振荡时间过长，则测得的废水中苯酚的含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”，下同）．步骤4中若滴定至终点时滴定管尖嘴处出现气泡，而滴定前无气泡，会使测得的废水中苯酚的含量偏高．

Answer 1

分析 （1）测定废水中苯酚的含量需要通过测定溴的消耗，而剩余的溴单质用HI滴定，生成的碘单质再用0.01mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定，判断滴定终点的指示剂是淀粉，淀粉遇碘变蓝色，当溶液蓝色消失时即达到滴定终点，所以步骤4中应滴加2～3滴淀粉溶液，再用0.01mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点；
（2）根据消耗的 Na₂S₂O₃标准溶液的体积计算剩余溴的物质的量，利用2Na₂S₂O₃～I₂～Br₂，可知剩余溴的物质的量是（0.0085L×0.01mol/L）×$\frac{1}{2}$=4.25×10^-5mol，则25mL废水中苯酚的物质的量是[（0.005L×0.01mol/L-4.25×10^-5mol）]×$\frac{1}{3}$=2.5×10^-6mol，所有苯酚的质量是2.5×10^-6mol×94g/mol=2.35×10^-4g=0.235mg，该废水中苯酚的含量为$\frac{0.235mg}{0.025L}$=9.4mg/L；
（3）为了防止溴水挥发，影响测定结果，步骤2要塞紧瓶塞；
（4）若步骤3持续时间较长，则空气中的氧气也会氧化碘离子为碘单质，则消耗Na₂S₂O₃标准溶液的体积大于15mL，剩余溴的物质的量偏大，与苯酚反应的溴的物质的量偏小，则苯酚的含量偏低；若滴定至终点时滴定管尖嘴处出现气泡，而滴定前无气泡，则测定的Na₂S₂O₃的体积偏小，剩余溴的物质的量偏小，与苯酚反应的溴的物质的量偏大．

解答 解：（1）步骤4，硫代硫酸钠溶液滴定碘单质，需要加入淀粉溶液做指示剂，滴入2～3滴淀粉溶液，再用0.01mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点；
故答案为：滴入2～3滴淀粉溶液；
（2）和碘化钾反应的溴单质物质的量：
Br₂～I₂～2Na₂S₂O₃
1        2
n     0.01mol/L×0.0085L
n=0.0000425mol
n_总（Br₂）=0.005L×0.01mol/L=0.00005mol，
故与苯酚反应的溴单质为0.00005mol-0.0000425mol=0.0000075mol
则苯酚物质的量=$\frac{1}{3}$×0.0000075mol=0.0000025mol
该废水中苯酚的含量为$\frac{0.0000025mol×94g/mol}{0.025L}$=0.0094g/L=9.4mg/L，
故答案为：9.4；
（3）为了防止溴水挥发，影响测定结果，步骤2要塞紧瓶塞，
故答案为：防止溴水挥发，影响测定结果；
（4）若步骤3持续时间较长，则空气中的氧气也会氧化碘离子为碘单质，则消耗Na₂S₂O₃标准溶液的体积大于15mL，剩余溴的物质的量偏大，与苯酚反应的溴的物质的量偏小，则苯酚的含量偏低；若滴定至终点时滴定管尖嘴处出现气泡，而滴定前无气泡，则测定的Na₂S₂O₃的体积偏小，剩余溴的物质的量偏小，与苯酚反应的溴的物质的量偏大，会使测得的废水中苯酚的含量偏高，
故答案为：偏低；偏高．

点评 本题考查化学工艺流程制备方案、物质含量测定，属于拼合型题目，设计对工艺流程的理解、除杂、氧化还原反应滴定应用等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．