第2期:一起帮助喜羊羊他们测定84消毒液含量吧!

2020年是个不平凡的一年,年初新冠疫情在全球迅速蔓延,湖北武汉陷入水深火热之中。在党和国家的领导下,全国上下一盘棋,成功打赢了这场疫情防控阻击战,得到了世卫组织的高度赞扬。中国为全球抗击新冠疫情提供了中国智慧与中国方案。
下面是喜羊羊他们运用氧化还原反应原理来解决实际问题,请你帮助他们解决问题吧!氧化还原反应和滴定实验是高考的重点和必考内容,相信你做完这道题后,你会有所收获。
知识储备要求:
九年级上:二氧化锰催化过氧化氢
必修一:物质的量与物质的量浓度、一定物质的量浓度的溶液的配制、实验操作规范、氧化还原反应、次氯酸钠、高锰酸钾和过氧化氢的强氧化性、2价铁与3价铁的互变
化学反应原理(老教材对应选修4、新教材对应选择性必修1):溶液pH计算、盐类的水解、沉淀溶解平衡、滴定实验
参考数据:lg13≈1.1,lg2≈0.3,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10^(-39)
相对原子质量:H-1,O-16,S-32,Cl-35.5,K-39,Mn-55,Fe-56
(本题每空1分,满分20分)
青青草原积极响应号召,全面武装,抗击疫情。消毒是防控疫情的一项重要措施,喜羊羊他们决定献出自己的爱心帮助大家,经过某大型商场主管的同意,主管愿意免费给他们在商场一楼提供一个店铺,名为“羊羊实验室”,主要用于出售化学试剂、器材、实验手册。此外,疫情期间他们还特别推出了免费检验消毒液效果、恢复消毒液的服务。
(1)溶液配制
喜羊羊欲配制1L 0.2mol/L FeSO4溶液,他准备了烧杯,电子天平(精确度为0.1mg),玻璃棒,试剂瓶,药匙,胶头滴管,1000mL容量瓶。
①检查容量瓶是否漏水
②准确称取______g FeSO4·7H2O固体,放入烧杯中,加入100mL 2mol/L的稀硫酸溶解,加入用稀硫酸而不用蒸馏水溶解七水合硫酸亚铁固体是为了____________。
③等到冷却到室温后,将溶液全部注入容量瓶中,洗涤,定容,摇匀,装瓶即可。
④此溶液中能否加入还原铁粉以防止氧化?为什么
⑤若第③步中不洗涤烧杯或定容时溶液超过刻度线,所配置的溶液浓度比要求__________
(2)测定硫酸亚铁的纯度
(注:84消毒液的密度认为等于水的密度)有效氯含量是指100g某含氯消毒剂的消毒能力相当于多少氯气的消毒能力,数值上等于其所对应的相同消毒能力的氯气的质量与100g的比值,例如,100g某含氯消毒剂消毒能力(单位质量消毒剂的得电子数)相当于12g氯气的消毒能力,则有效氯含量为12%。
配置好了硫酸亚铁溶液,他们准备去测定84消毒液的有效氯含量,但考虑到Fe2+不稳定,在空气中极易被氧化成Fe3+,如果直接测定会导致较大的误差。因此美羊羊建议决定先测量硫酸亚铁溶液的纯度。
KMnO4是一种强氧化剂,能将Fe2+氧化成Fe3+,而自身会被还原成几乎无色的Mn2+,请写出酸性环境下,FeSO4溶液中加入KMnO4溶液的离子方程式:_______________________________________
①准确量取20.00mL FeSO4溶液于锥形瓶中。
②用取一支洁净的滴定管,先__________,然后滴定管装取0.02mol/L 酸性KMnO4溶液,装取该溶液应使用____(填“酸”或“碱”)式滴定管。
③在锥形瓶下方铺一张白色A4纸,然后开始滴定。滴定过程中,眼睛应该观察_________________。观察到_________________________________________现象时可以判定滴定已到达终点。
④平行滴定3次,记录每次消耗的标准KMnO4溶液的体积分别为38.00mL、35.80mL和36.20mL,则可以计算出所用硫酸亚铁的纯度为_______%,造成第一次滴定数值偏大的原因可能是______
a.锥形瓶用待测溶液润洗了
b.喜羊羊只顾着和懒羊羊说话了,忘了及时关闭活塞
c.锥形瓶里有残留的水
d.装有高锰酸钾溶液的滴定管内有气泡,滴定结束后气泡消失了
e.滴定前仰视读数,滴定结束后俯视读数
f.滴定过程中摇晃用力过猛,不慎将少量溶液洒到了瓶外
(3)测定84消毒液的有效氯含量
美羊羊负责测定84消毒液的有效氯含量,她考虑将少量84消毒液倒入酸性硫酸亚铁溶液,此时发生的离子反应为____________________________
这天她被要求测定一个顾客提供的84消毒液的有效氯含量,她首先准确量取8.00mL待测液配制成100mL溶液,再准确量取10.00mL稀释液然后全部加入已配制好的20.00mL FeSO4溶液。
用已提供浓度的KMnO4标准溶液滴定,平均每次消耗溶液20.00mL。
据此可以计算:84消毒液的物质的量浓度为_____mol/L,有效氯含量为_____%。
美羊羊习惯在用酸式滴定管量取完FeSO4溶液后,往滴定管内在溶液上方注入少量苯,使苯能完全覆盖住硫酸亚铁溶液的液面,同时将下方的尖嘴浸泡在四氯化碳中,她这样做的目的是________________________。
(4)废液处理
喜羊羊他们晚上下班了,他们所用的溶液全部倒到废液缸中,取少量高锰酸钾溶液加入废液发现紫色溶液褪色了,于是懒羊羊向废液缸里面加入了稍过量双氧水,他的目的是____________,然后又加入了少量二氧化锰是为了_____________。按照标准,废水的Fe3+必须完全沉淀(离子浓度≤10^-5mol/L)才能排放,则懒羊羊应当将废液的pH调到___以上(精确到0.01)。若要求常温下pH=7.3以更好保证水质,则c(Fe3+)=_______mol/L