Question

8．電解飽和食鹽水所得溶液經(jīng)多次循環(huán)使用后，ClO^-、ClO${\;}_{3}^{-}$含量會(huì)增加．
已知：
Ⅰ．NaHCO₃固體50℃開(kāi)始分解，在溶液中分解溫度更低．
Ⅱ．堿性條件下，ClO^-有強(qiáng)氧化性，ClO${\;}_{3}^{-}$性質(zhì)穩(wěn)定．
Ⅲ．酸性條件下，ClO${\;}_{3}^{-}$被Fe²⁺還原為Cl^-，MnO${\;}_{4}^{-}$被Fe²⁺還原為Mn²⁺．
（1）氯酸鹽產(chǎn)生的原因可表示為3ClO^-?2Cl^-+ClO${\;}_{3}^{-}$，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{c（C{l}^{-}）{c}^{2}（Cl{{O}_{3}}^{-}）}{{c}^{3}（Cl{O}^{-}）}$．
（2）測(cè)定電解鹽水中ClO${\;}_{3}^{-}$含量的實(shí)驗(yàn)如下：
步驟1：量取鹽水樣品V mL，調(diào)節(jié)pH至9～10，再稀釋至500mL．
步驟2：取10.00mL稀釋后的試液，滴加5%的雙氧水，至不再產(chǎn)生氣泡．
步驟3：加入飽和NaHCO₃溶液20mL，煮沸．
步驟4：冷卻，加足量稀硫酸酸化．
步驟5：加入a mol•L^-1 FeSO₄溶液V₁mL（過(guò)量），以如圖所示裝置煮沸．
步驟6：冷卻，用c mol•L^-1 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液V₂ mL．
①稀釋時(shí)用到的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、500mL容量瓶、玻璃棒．
②步驟2用雙氧水除去鹽水中殘留ClO^-的離子方程式為ClO^-+H₂O₂=Cl^-+H₂O+O₂↑，還原劑不用Na₂SO₃的原因?yàn)镹a₂SO₃殘留物會(huì)與氧化劑反應(yīng)，造成實(shí)驗(yàn)誤差．
③與步驟5中通N₂目的相同的實(shí)驗(yàn)是3（填寫步驟號(hào)）．
④該鹽水試樣中ClO${\;}_{3}^{-}$的濃度為$\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3V}$mol•L^-1（用含字母的代數(shù)式表示）．
⑤為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，還需補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)是將實(shí)驗(yàn)步驟1～6重復(fù)2次或不加鹽水樣品，保持其他條件相同，進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積得到；
（2）①量取鹽水樣品V mL，調(diào)節(jié)pH至9～10，再稀釋至500mL，是配制500ml溶液，結(jié)合溶液配制過(guò)程選擇需要的儀器；
②過(guò)氧化物被次氯酸根離子氧化生成氧氣，亞硫酸鈉具有還原性分析；
③通入氮?dú)夥乐箒嗚F離子被空氣中的氧氣氧化，趕凈裝置中的空氣；
④加入a mol•L^-1 FeSO₄溶液V₁mL（過(guò)量），酸性條件下，ClO₃^-被Fe²⁺還原為Cl^-，用c mol•L^-1 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液V₂ mL．是高錳酸鉀氧化剩余亞鐵離子，據(jù)此結(jié)合離子方程式定量關(guān)系計(jì)算還原的ClO₃^-離子的物質(zhì)的量，得到濃度，注意溶液體積變化的計(jì)算；
⑤為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，需要重復(fù)幾次試驗(yàn)使測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確．

解答 解：（1）氯酸鹽產(chǎn)生的原因可表示為3ClO^-?2Cl^-+ClO₃^-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為，K=$\frac{c（C{l}^{-}）{c}^{2}（Cl{{O}_{3}}^{-}）}{{c}^{3}（Cl{O}^{-}）}$，
故答案為：$\frac{c（C{l}^{-}）{c}^{2}（Cl{{O}_{3}}^{-}）}{{c}^{3}（Cl{O}^{-}）}$；
（2）①量取鹽水樣品V mL，調(diào)節(jié)pH至9～10，再稀釋至500mL，是配制500ml溶液，稀釋時(shí)用到的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、500mL容量瓶、玻璃棒，
故答案為：500mL容量瓶、玻璃棒；
②過(guò)氧化物被次氯酸根離子氧化生成氧氣，步驟2用雙氧水除去鹽水中殘留ClO^-的離子方程式為：ClO^-+H₂O₂=Cl^-+H₂O+O₂↑，亞硫酸鈉具有還原性殘留物會(huì)與氧化劑反應(yīng)，造成實(shí)驗(yàn)誤差，
故答案為：ClO^-+H₂O₂=Cl^-+H₂O+O₂↑，Na₂SO₃殘留物會(huì)與氧化劑反應(yīng)，造成實(shí)驗(yàn)誤差；
③通入氮?dú)夥乐箒嗚F離子被空氣中的氧氣氧化，趕凈裝置中的空氣，分析步驟可知，步驟3中需要排凈裝置空氣，避免干擾測(cè)定結(jié)果，
故答案為：3；                        
 ④加入a mol•L^-1 FeSO₄溶液V₁mL（過(guò)量），酸性條件下，ClO₃^-被Fe²⁺還原為Cl^-，反應(yīng)的離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+3H₂O+Cl^-，用c mol•L^-1 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液V₂ mL．是高錳酸鉀氧化剩余亞鐵離子，依據(jù)反應(yīng)的離子方程式定量關(guān)系計(jì)算：
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5       1
n     cV₂×10^-3mol
n=5cV₂×10^-3mol
與ClO₃^-反應(yīng)的Fe²⁺離子物質(zhì)的量=a mol•L^-1×V₁×10^-3L-5cV₂×10^-3mol
據(jù)此結(jié)合離子方程式定量關(guān)系計(jì)算還原的ClO₃^-離子的物質(zhì)的量，
      ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+3H₂O+Cl^-，
    1        6
n（ClO₃^-）    a mol•L^-1×V₁×10^-3L-5cV₂×10^-3mol
n（ClO₃^-）=$\frac{1}{6}$（a mol•L^-1×V₁×10^-3L-5cV₂×10^-3mol）=$\frac{a{V}_{1}-5c{V}_{2}}{6}$×10^-3mol
500mL溶液中含ClO₃^-離子物質(zhì)的量=$\frac{a{V}_{1}-5c{V}_{2}}{6}$×10^-3mol×$\frac{500}{10}$=$\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3}$×10^-3mol，
得到濃度=$\frac{\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3}×1{0}^{-3}mol}{V×1{0}^{-3}L}$=$\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3V}$mol/L，
故答案為：$\frac{25（a{V}_{1}-5c{V}_{2}）}{3V}$；
⑤為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，需要重復(fù)幾次試驗(yàn)使測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確，為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，還需補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)是將實(shí)驗(yàn)步驟1～6重復(fù)2次或不加鹽水樣品，保持其他條件相同，進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，
故答案為：將實(shí)驗(yàn)步驟1～6重復(fù)2次或不加鹽水樣品，保持其他條件相同，進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成和含量的探究實(shí)驗(yàn)方法，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，離子含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和過(guò)程分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．