1月8日 氧化还原反应的综合考查
高考频度:★★★★★ 难易程度:★★★☆☆
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20.00 mL从A处注入锥形瓶;
③再分别从A 处注入含m mol NaOH的溶液及过量的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溶液及含n mol H2SO4的硫酸溶液;
⑥重复④的操作;
⑦取下锥形瓶,向其中加入2~3滴___________________作指示剂;
⑧用0.005 mol•L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点。
(3)数据分析
①若滴定过程中消耗的Na2S2O3 标准溶液体积为3.90 mL,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实验要求加入适量的H2SO4使溶液接近中性,其原因是__________________________。
【参考答案】(1)2Mn2++O2+4OH- 2MnO(OH)2
(2)①赶走装置内空气,避免空气中的O2的干扰
⑦淀粉溶液
(3)①7.8 mg•L-1 ②偏大
③若碱过量,则Mn(OH)2不能全部转变为Mn2+,而酸过量时,滴定过程中Na2S2O3可与酸反应
【试题解析】(1)根据题意“在碱性条件下”可知反应物为Mn2+、OH-、O2,而生成物为MnO(OH)2,根据电子守恒可得反应的离子方程式为2Mn2++O2+4OH- 2MnO(OH)2。
(2)该实验主要解决的问题是排除装置内空气中氧气的影响和恰好反应(即反应的终点)的判断,故开始时通入氮气以排尽装置内空气,并在装置最后设置保护装置,即装置末端的“水封”装置,防止空气中的氧气进入;以淀粉作指示剂判断反应终点。
(3)根据电子守恒,结合已知方程式可得关系式:
O2~2MnO(OH)2~2I2~4Na2S2O3
故水样中O2的含量为: 。
【方法指导】本题关系式的确定是根据电子守恒,关键是多步反应中没有电子损耗,可以从分析Na2S2O3和Na2S4O6中硫元素的化合价分别为+2价和+2.5价得到验证;本题关系式的确定,也可根据三个“首尾相接”的化学方程式。