Question

16．測定水體中化學(xué)需氧量的方法之一是用重鉻酸鉀滴定法．
Ⅰ．反應(yīng)原理如下：
重鉻酸鉀作氧化劑時(shí)與有機(jī)物（用碳代替）的反應(yīng)為2Cr₂O₇^2-+16H⁺+3C═4Cr³⁺+8H₂O+3CO₂↑；
過量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈為指示劑，用硫酸亞鐵銨溶液回滴：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe^2+═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
滴定過程中氯離子會(huì)干擾反應(yīng)：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Cl^-═2Cr³⁺+3Cl₂↑+7H₂O；在滴定過程中需加入HgSO₄以排除Cl^-的干擾，發(fā)生的反應(yīng)為Hg²⁺+4Cl^-═[HgCl₄]^2-．
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①量取20.00mL水樣于500mL的磨口錐形瓶中．
②加入約含0.4g硫酸汞的溶液，再加入0.025mol•L^-1的重鉻酸鉀溶液10.00mL．
③加入40.00mL硫酸，搖勻，加4～5粒碎瓷片，接直形冷凝管回流煮沸10min．
④待裝置稍冷后，用蒸餾水沖洗冷凝管等器壁，再加蒸餾水100mL左右進(jìn)行稀釋，冷卻至室溫，加入試亞鐵靈指示劑2～3滴，用0.01mol•L^-1的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液為紅棕色．消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液24.00mL．
（1）量取10.00mL重鉻酸鉀溶液需使用的儀器是酸式滴定管；碎瓷片的作用是防止瀑沸
（2）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算試樣的COD（用每升水樣相當(dāng)于消耗多少毫克O₂ 表示，單位：mg•L^-1）（寫出計(jì)算過程）．
（3）若其他操作均正確，下列情況會(huì)導(dǎo)致測得的COD偏大的是ab
a．步驟②未加入HgSO₄
b．步驟④未洗滌冷凝管等器壁
c．盛（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管滴定前有氣泡，滴定過程中消失
d．讀取（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定后仰視．

Answer 1

分析 （1）重鉻酸鉀溶液有強(qiáng)氧化性，能腐蝕橡膠管，液體加熱時(shí)，加碎瓷片可以防止瀑沸；
（2）根據(jù)（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積及濃度可以計(jì)算出剩余的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量，進(jìn)而可以求得與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量，再根據(jù)電子得失守恒結(jié)合與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量求得試樣的COD；
（3）a．步驟②未加入HgSO₄，溶液中Cl^-能消耗重鉻酸鉀，會(huì)導(dǎo)致與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏大；
b．步驟④未洗滌冷凝管等器壁，則用去的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液偏少，所以計(jì)算得與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏大；
c．盛（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管滴定前有氣泡，滴定過程中消失，則用去的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液偏大，所以計(jì)算得與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏少；
d．讀�。∟H₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定后仰視，則讀取的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液偏大，所以計(jì)算得與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏少．

解答 解：（1）重鉻酸鉀溶液有強(qiáng)氧化性，能腐蝕橡膠管，所以量取10.00mL重鉻酸鉀溶液需使用酸式滴定管，液體加熱時(shí)，加碎瓷片可以防止瀑沸，
故答案為：酸式滴定管；防止瀑沸；
（2）剩余重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為：
n（K₂Cr₂O₇）=$\frac{1}{6}$×0.01 mol•L^-1×24×10^-3 L=4.000×10^-5 mol
與有機(jī)物反應(yīng)的K₂Cr₂O₇為0.025 mol•L^-1×10×10^-3 L-4.000×10^-5 mol=2.100×10^-4 mol
據(jù)電子得失守恒有2Cr₂${O}_{7}^{2-}$～3O₂
故相當(dāng)于消耗n（O₂）=3.150×10^-4 mol
m（O₂）=3.150×10^-4 mol×32 g•mol^-1=10.08×10^-3g=10.08 mg，所以COD=$\frac{10.08mg}{0.02000L}$=504 mg•L^-1，
答：試樣的COD為504 mg•L^-1；
（3）a．步驟②未加入HgSO₄，溶液中Cl^-能消耗重鉻酸鉀，會(huì)導(dǎo)致與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏大，會(huì)導(dǎo)致測得的COD偏大；
b．步驟④未洗滌冷凝管等器壁，則用去的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液偏少，所以計(jì)算得與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏大，會(huì)導(dǎo)致測得的COD偏大；
c．盛（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管滴定前有氣泡，滴定過程中消失，則用去的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液偏大，所以計(jì)算得與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏少，會(huì)導(dǎo)致測得的COD偏��；
d．讀�。∟H₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定后仰視，則讀取的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液偏大，所以計(jì)算得與有機(jī)物反應(yīng)的重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏少，會(huì)導(dǎo)致測得的COD偏小，
故選ab．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道化學(xué)和生活相結(jié)合的題目，注重知識(shí)的遷移應(yīng)用，能較好的考查學(xué)生分析和解決問題的能力，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，題目信息量較大，注意把握題給信息，答題時(shí)仔細(xì)審題，難度中等．