二氧化氯（ClO 2 ）是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，有与氯气相似的强烈刺激性气味，易溶于水，沸点11℃，

Question

二氧化氯（ClO 2 ）是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，有与氯气相似的强烈刺激性气味，易溶于水，沸点11℃，遇热不稳定易分解发生爆炸。一种工业制法用硫铁矿(主要成分为FeS 2 )还原氯酸钠制取二氧化氯，某研究小组在实验室设计如下装置制备ClO 2 的水溶液。 （1）三颈烧瓶中加入NaClO 3 溶液、浓H 2 SO 4 ，通入空气，调节恒温器至60℃，通过固体加料器缓慢匀速加入硫铁矿粉末。反应开始时烧瓶内发生反应的离子方程式如下，请配平该方程式：□ClO 3 － ＋□FeS 2 ＋□H ＋ ＝□ClO 2 ＋□Fe 3 ＋ ＋□SO 4 2 － ＋□H 2 O（2）装置D的作用是 。（3）用上述反应完后的废液(除上述产物外，还有Al 3 ＋ 、Mg 2 ＋ 、H ＋ 、Cl － 等)可制备摩尔盐，即(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 ·6H 2 O。其操作流程如下： 回答下列问题：①操作Ⅰ的名称为： 。②试剂X是 ，写出发生的主要反应的离子方程式 。③为测定(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 ·6H 2 O晶体中铁的含量，某实验小组做了如下实验：用电子天平准确称量5.000g硫酸亚铁铵晶体，配制成250mL溶液。取所配溶液25.00mL于锥形瓶中，加稀H 2 SO 4 酸化，用0.01000mol/L KMnO 4 溶液滴定至Fe 2+ 恰好全部氧化成Fe 3+ ，同时，MnO 4 ＿ 被还原成Mn 2+ 。测得消耗KMnO 4 溶液的平均体积为21.00mL。则该晶体中铁的质量分数为 。（保留4位有效数字）

Answer 1

（1）15ClO 3 － ＋ FeS 2 ＋ 14H ＋ ＝ 15ClO 2 ＋ Fe 3 ＋ ＋2SO 4 2 － ＋7H 2 O （3分） （2）检验ClO 2 是否吸收完全（2分） （3）①过滤（2分） ②Fe（2分）； 2Fe 3 ＋ ＋Fe＝3Fe 2 ＋ （2分）；③11.76%（3分）

试题分析：（1）配平时，铁和硫元素是按照1﹕2进行的，总共失去十五摩尔的电子，而氯元素总共得到一摩尔的电子，因此在氯酸根离子前面乘以十五，然后按电荷守恒，和质量守恒来过行配来，就可以得到如下关系式：15ClO 3 － ＋ FeS 2 ＋ 14H ＋ ＝ 15ClO 2 ＋ Fe 3 ＋ ＋2SO 4 2 － ＋7H 2 O （3分） （2）因为二氧化氯（ClO 2 ）是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，其一定具有强烈的氧化性，如若没有被吸收完的话，进入到最后的D瓶中，可以使品红褪色，所以是用来检验ClO 2 是否吸收完全的（2分） （3）第一步，是要用过量的铁将生成的三价铁离子还原为二价，因此①的操作是过滤（2分） ②Fe（2分）； 2Fe 3 ＋ ＋Fe＝3Fe 2 ＋ （2分）； ③假设铁离子的物质的量为xmol MnO 4 ＿  ～ ～ ～    5Fe 2+ 1mol                 5mol 0.01000mol/L×21.00mL×10           x 解之得：x＝1.05×10 －2 mol,则铁的质量分数为： =11.76%