Question

某研究小組用黃鐵礦（FeS₂）、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應制備ClO₂氣體，再用水吸收該氣體可得ClO₂溶液．在此過程中需要控制適宜的溫度，若溫度不當，副反應增加，影響生成
ClO₂氣體的純度，且會影響ClO₂的吸收率，具體情況如圖所示．
（1）據圖可知，反應時需要控制的適宜溫度是______℃，要達到此要求需要采取的措施是______．
（2）已知：黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下可被ClO氧化成SO，請寫出制備二氧化氯（ClO₂）的離子方程式：______．
（3）該�；瘜W學習小組擬以“m（ClO₂）/m（NaClO₃）”作為衡量ClO₂產率的指標．若取NaClO₃樣品6.0g，通過反應和吸收獲得400mL ClO₂溶液，取此溶液20mL與37.00mL 0.500mol?L^-1 （NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液充分反應后，過量的Fe²⁺再用0.050 0mol?L^-1K₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇標準溶液20.00mL．反應原理為：
4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺═Cl^-+5Fe³⁺+2H₂O
14H⁺+Cr₂O+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
試計算ClO₂的“產率”（寫出計算過程）．

Answer 1

解：（1）ClO₂氣體的純度，且會影響ClO₂的吸收率，依據圖象分析溫度再30°C時ClO₂的吸收率最大純度90%以上，控制100°C以下的 溫度需要用水浴加熱；
故答案為：30℃；水浴加熱；
（2）用黃鐵礦（FeS₂）、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應制備ClO₂氣體，氯酸跟離子在酸溶液中具有強氧化性，氧化FeS₂為硫酸鐵和硫酸，本身被還原為反應的離子方程式為ClO₂；結合原子守恒、電子守恒配平寫出離子方程式為：15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺═15ClO₂+Fe³⁺+7H₂O+2SO₄^2-；
答案為：15ClO₃^-+FeS₂+14H⁺═15ClO₂+Fe³⁺+7H₂O+2SO₄^2-；
（3）依據題干離子反應過程得到
Cr₂O₇^2-～～～～～～～～～6Fe²⁺
　1　　　 6
0.050 0mol?L^-1×0.020L 0.006mol
ClO₂～～～～～5Fe²⁺
1 5
0.0025mol 0.037L×0.500mol?L^-1-0.006mol
400mL ClO₂溶液中含ClO₂ 0.0025mol×20=0.05mol；
以“m（ClO₂）/m（NaClO₃）”作為衡量ClO₂產率的指標，所以產率=×100%=56.25%
故答案為：56.25%
分析：（1）依據圖象分析溫度再30°C時ClO₂的吸收率最大純度90%以上；控制100°C以下的 溫度需要用水浴加熱；
（2）用黃鐵礦（FeS₂）、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應制備ClO₂氣體，依據原子守恒，電子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（3）依據化學方程式的定量關系列式計算，以“m（ClO₂）/m（NaClO₃）”作為衡量ClO₂產率的指標；
點評：本題考查了化學方程式計算應用，反應條件選擇，離子方程式書寫，題目難度中等．