Question

【題目】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。

（1）已知：黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下可被氧化成，若生成標準狀況下3.36 L ClO2氣體，至少需要黃鐵礦的質量為 。

（2）工業(yè)上以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作為衡量ClO2產率的指標。若取NaClO3樣品3.0 g，通過反應和吸收獲得200 mL ClO2溶液，取此溶液20 mL與37.00 mL 0.500 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反應后，過量的Fe2＋再用0.040 0 mol·L－1 K2Cr2O7標準溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7標準溶液25.00 mL。

①寫出ClO2溶液與(NH4)2Fe(SO4)2溶液反應的離子方程式 。

②試計算ClO2的“產率”(寫出計算過程) 。

Answer 1

【答案】

（1）1.2 g（3分）

（2）①4H＋＋ClO2＋5Fe2＋===Cl－＋5Fe3＋＋2H2O（3分）

②由 Cr2O ～ 6Fe2＋

n(Fe2＋)= 6n(Cr2O)=6×0.04 mol·L－1×25 mL×10－3=6×10－3 mol

由ClO2 ～ 5Fe2＋

n(ClO2)= 1/5n(Fe2＋) =(0.5 mol·L－1×37 mL×10－3－6×10－3 mol)÷5=2.5×10－3 mol

所以，ClO2的產率=[(2.5×10－3 mol×10×67.5 g·mol－1)/3.0 g]×100%=56.25%（6分）

【解析】

試題分析：

（1）根據反應15＋FeS2＋14H＋===15ClO2＋Fe3＋＋7H2O＋2，知n(FeS2)= n(ClO2)=3.36/22.4/15=0.01 mol，m(FeS2)=0.01 mol×120 g/mol=1.2 g。

（2）①ClO2為氧化劑，產物為Cl－，Fe2＋應轉化為Fe3＋，故方程式為4H＋＋ClO2＋5Fe2＋=Cl－＋5Fe3＋＋2H2O

②該反應的原理是利用過量亞鐵離子把ClO2還原，根據n(Fe2＋)的量計算ClO2，根據公式計算產率。

剩余Fe2＋的量

由 Cr2O ～ 6Fe2＋

n(Fe2＋)= 6n()=6×0.04 mol·L－1×25 mL×10－3=6×10－3 mol

與ClO2反應的Fe2＋的量

n(Fe2＋) =0.5 mol·L－1×37 mL×10－3－6×10－3 mol

由ClO2 ～ 5Fe2＋

n(ClO2)= 1/5n(Fe2＋) =(0.5 mol·L－1×37 mL×10－3－6×10－3 mol)÷5=2.5×10－3 mol

所以，ClO2的產率=[(2.5×10－3 mol×10×67.5 g·mol－1)/3.0 g]×100%=56.25%。