Question

水中氧的含量測定步驟如下:
步驟1：水中的氧在堿性溶液中將Mn²⁺氧化為MnO(OH)₂。
步驟2：加入碘離子將生成的MnO(OH)₂再還原成Mn²⁺離子。
步驟3：用硫代硫酸鈉標準溶液滴定步驟2中生成的碘。
有關的測定數據如下：
1：Na₂S₂O₃溶液的標定。取25.00 mL KIO₃標準溶液(KIO₃濃度：174.8 mg·L^-1)與過量KI在酸性介質中反應，用Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗12.45 mL。
2：取20.0°C下新鮮水樣103.5mL，按上述測定步驟滴定，消耗Na₂S₂O₃標準溶液11.80 mL。已知該溫度下水的飽和O₂含量為9.08 mg·L^-1。
3．在20.0°C下密閉放置5天的水樣102.2 mL，按上述測定步驟滴定，消耗硫代硫酸鈉標準溶液6.75 mL。
5-1 寫出上面3步所涉及的化學反應方程式。
5-2    計算標準溶液的濃度（單位mol·L^-1）。
5-3 計算新鮮水樣中氧的含量（單位mg·L^-1）。
5-4 計算陳放水樣中氧的含量（單位mg·L^-1）。
5-5 以上測定結果說明水樣具有什么性質？

Answer 1

5-1 步驟1   2Mn²⁺ + O₂ + 4OH^– = 2MnO(OH)₂                               (1分)
步驟2  2I^– + MnO(OH)₂ + 4H⁺ = Mn²⁺ + I₂ + 3H₂O                          (1分)
或
步驟3  I₂ + 2S₂O₃^2– = 2I^– + S₄O₆^2–                                  (1分)
或
5-2 標準溶液的濃度：9.841´10^–3 mol·L^-1
計算過程:
c(IO₃^–) = 174.8´10^{–3 g}·L^-1 / 214.0g·mol^-1 =" 8.168" ´ 10^–4mol·L^-1       (1分)
c(S₂O₃^2–)= 6´c(IO₃^–) ´V(IO₃^–)/V(S₂O₃^2–)
= 6´8.168´10^–4mol·L^-1´25.00mL/12.45mL=9.841´10^–3mol·L^-1 (3分)
5-3 新鮮水樣中氧的含量: 8.98 mg·L^-1                                      
計算過程:  103.5mL水樣中氧的含量:
     n(O₂) = 0.25´c(S₂O₃^2-)´V(S₂O₃^2-)
=0.25´9.841´10^-3mol·L ^-1´11.80´10^-3L=2.903´10^-5 mol
氧含量: r(O₂) = 2.903´10^-5 mol´32.00´10³mg·mol^-1/103.5´10^-3L
= 8.98mg·L^-1                                   （3分）
注: 新鮮水樣的氧飽和度= (8.98/9.08)´100%= 98.9%
5-4 陳放水樣中氧的含量: 5.20 mg·L^-1                              
計算過程: 102.2mL中氧的含量:
n(O₂) = 0.25´c(S₂O₃^2-)´V(S₂O₃^2-)
= 0.25´9.841´10^-3mmol·mL^-1´6.75 mL= 1.66´10^-2 mmol
氧含量: r(O₂) = 1.66´10^-2 mmol´32.00mg·mmol^-1/102.2´10^-3L =" 5.20" mg·L^-1  (3分)
注: 陳放引起氧的消耗量= 8.98mg·L^-1 – 5.20mg·L^-1 =" 3.78" mg·L^-1
5-5 表明水樣里存在好氧性（或喜氧性）微生物(1.5分)或者存在能被氧氣還原
的還原性物質(1.5分)。                                         （共3分）
注：若計算結果正確，任何正確計算過程均得滿分；若濃度值錯誤, 再看計算過程, 若關系式正確, 運算錯誤, 給一半分。

本題圍繞測定水中的氧分成3個層次。第一個層次是測定氧的3個反應。試題對第一個反應給的信息很完全，而且信息也不難理解，預計所有應試者都應寫得出化學方程式。試題對第二個反應的信息不完全。沒有說反應的酸堿性條件。應試者應對反應的酸堿性條件作出判斷。判斷的基礎是：I₂在堿性條件下能否穩定存在？這屬于中學化學知識的活用。當然，如果學生有Mn(OH)₂在堿性溶液很容易被空氣氧化的知識更好，即在堿性溶液里Mn（IV）是比Mn（II）更穩定的價態，要想在堿性溶液里把MnO(OH)₂還原為Mn(OH)₂使用像I^– 這樣的還原劑是難以實現的，但沒有這種深入知識而單靠中學知識已能作出正確判斷。第3個反應決非中學知識，但在高考試題里以信息的形式出現過3次，命題人認為已經是“亞中學知識”了，而且，若不單純從中學化學課本出發來考察，此知識點確實屬于“重要”知識，是容量分析少數最重要的反應之一，因此命題人認為是“適度的”的“不拘泥于中學化學”，可以當作學生已有知識來要求。
第二部分是容量分析計算。標準溶液濃度計算的基礎首先是測定反應中n(IO₃^–) : n(I₂) : n(S₂O₃^2–)(摩爾比)問題，其次是cV = c'V' 的關系式。第一個反應不必寫出配平的化學方程式就可確定。因此試題并未要求寫方程式。寫方程式當然更明確，但浪費了寶貴的應試時間。測氧的計算的原理和知識點完全相同。
第三部分是考察中學生對水中的氧的一般知識。純屬常識考察。