Question

以黄铁矿(FeS₂)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体，再用水吸收获得二氧化氯溶液。在此过程中需要控制适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成ClO₂气体的纯度，且会影响ClO₂气体的吸收率。具体情况如图6所示。请回答下列问题

（1）据图可知，反应时需要控制的适宜温度是　　℃，达到此要求采取的适宜措施是　　。
（2）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO₃^－氧化成SO₄^2－，写出制备二氧化氯的离子方程式：　　。
（3）某校化学学习小组拟以“m(ClO₂)/m(NaClO₃)”作为衡量ClO₂产率的指标。若取NaClO₃样品质量6.0g，通过反应和吸收可得400 mL ClO₂溶液，取出20 mL，加入37.00 mL 0.500mol·(NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 溶液充分反应，过量Fe²⁺再用0.0500 mol· K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗20.00 mL。反应原理如下：
4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺=+5Fe³⁺ +2H₂O   
14H⁺ ++6 Fe²⁺ =2Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ +7H₂O
试计算ClO₂的“产率”。（写出计算过程）

Answer 1

（12分）
（1）30℃（2分）   水浴加热（或水浴控制恒温）（2分）
（2）+FeS₂+14H⁺ =15ClO₂ ↑+ Fe³⁺+7H₂O+（2分）
（3）与K₂CrO₇反应的n(Fe²⁺)=6n(Cr₂O₇^2-)=6×20×10^-3 L × 0. 0500 mol/L=6×10^-3 mol   (2分)
与ClO₂反应的n(Fe²⁺)=37×10^-3 L×0.500 mol/L－6×10^-3 mol =1.25×10^-2 mol
n(ClO₂)=×1.25×10^-2 =2.5×10^-3 mol     (2分)
ClO₂的产率=×100%=56.25%     (2分)

解析试题分析：⑴由图可知，ClO₂气体的吸收率30℃时最高，控制100℃以下可用水浴加热，故答案：30℃、水浴加热（或水浴控制恒温）；⑵-1价的S被氧化在+6价，+2的Fe 被氧化成Fe^3＋ ，ClO₃^―被还原成ClO₂，根据化合价升降法配平得方程式，答案：+FeS₂+14H⁺ =15ClO₂ ↑+ Fe³⁺+7H₂O+；⑶基本计算，写清过程，注意单位，有效数字。答案为：与K₂CrO₇反应的n(Fe²⁺)=6n(Cr₂O₇^2-)=6×20×10^-3 L × 0. 0500 mol/L=6×10^-3 mol   (2分)
与ClO₂反应的n(Fe²⁺)=37×10^-3 L×0.500 mol/L－6×10^-3 mol =1.25×10^-2 mol
n(ClO₂)=×1.25×10^-2 =2.5×10^-3 mol     (2分)
ClO₂的产率=×100%=56.25%     (2分)
考点：物质组成分析与化学综合计算题