题目
化学耗氧量((COD))的测定：今取废水样 100.0 mL，用 ({{H)}_2}(S)({{O)}_4} 酸化后，加入 25.00 mL 0.01667 mol⋅L−1 K2Cr2O7 溶液，以 (A)({{g)}_2}(S)({{O)}_4} 为催化剂，煮沸一定时间，待水样中还原性物质较完全地氧化后，以邻二氮菲-亚铁为指示剂，用 0.1000 mol⋅L−1 FeSO4 溶液滴定剩余的 (C)({{r)}_2}(O)_7^2-，用去 15.00 mL。计算废水样中化学耗氧量，以 (mg)cdot ({{L)}^-1} 表示。
化学耗氧量($\text{COD}$)的测定：今取废水样 ，用 ${{\text{H}}_2}\text{S}{{\text{O}}_4}$ 酸化后，加入 溶液，以 $\text{A}{{\text{g}}_2}\text{S}{{\text{O}}_4}$ 为催化剂，煮沸一定时间，待水样中还原性物质较完全地氧化后，以邻二氮菲-亚铁为指示剂，用 溶液滴定剩余的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$，用去 。计算废水样中化学耗氧量，以 $\text{mg}\cdot {{\text{L}}^{-1}}$ 表示。
题目解答
答案
。
解析
步骤 1：计算消耗的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量
根据题目，加入的 $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ 溶液的浓度为 0.01667 mol⋅L−1，体积为 25.00 mL，因此加入的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量为：
$$
n_{\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}} = 0.01667 \text{ mol⋅L}^{-1} \times 0.025 \text{ L} = 0.00041675 \text{ mol}
$$
步骤 2：计算剩余的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量
根据题目，用去的 $\text{FeSO}_4$ 溶液的浓度为 0.1000 mol⋅L−1，体积为 15.00 mL，因此消耗的 $\text{Fe}^{2+}$ 的物质的量为：
$$
n_{\text{Fe}^{2+}} = 0.1000 \text{ mol⋅L}^{-1} \times 0.015 \text{ L} = 0.0015 \text{ mol}
$$
根据反应方程式：
$$
\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-} + 6\text{Fe}^{2+} + 14\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 6\text{Fe}^{3+} + 7\text{H}_2\text{O}
$$
消耗的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量为：
$$
n_{\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}} = \frac{1}{6} \times n_{\text{Fe}^{2+}} = \frac{1}{6} \times 0.0015 \text{ mol} = 0.00025 \text{ mol}
$$
因此，剩余的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量为：
$$
n_{\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}} = 0.00041675 \text{ mol} - 0.00025 \text{ mol} = 0.00016675 \text{ mol}
$$
步骤 3：计算废水样中化学耗氧量
根据反应方程式，每消耗 1 mol $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$，氧化的还原性物质相当于消耗 1 mol $\text{O}_2$，因此废水样中化学耗氧量为：
$$
\text{COD} = 0.00016675 \text{ mol} \times 32 \text{ g⋅mol}^{-1} \times 1000 \text{ mg⋅g}^{-1} = 5.336 \text{ mg}
$$
由于废水样体积为 100.0 mL，因此废水样中化学耗氧量为：
$$
\text{COD} = \frac{5.336 \text{ mg}}{0.1 \text{ L}} = 53.36 \text{ mg⋅L}^{-1}
$$
根据题目，加入的 $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ 溶液的浓度为 0.01667 mol⋅L−1，体积为 25.00 mL，因此加入的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量为：
$$
n_{\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}} = 0.01667 \text{ mol⋅L}^{-1} \times 0.025 \text{ L} = 0.00041675 \text{ mol}
$$
步骤 2：计算剩余的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量
根据题目，用去的 $\text{FeSO}_4$ 溶液的浓度为 0.1000 mol⋅L−1，体积为 15.00 mL，因此消耗的 $\text{Fe}^{2+}$ 的物质的量为：
$$
n_{\text{Fe}^{2+}} = 0.1000 \text{ mol⋅L}^{-1} \times 0.015 \text{ L} = 0.0015 \text{ mol}
$$
根据反应方程式：
$$
\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-} + 6\text{Fe}^{2+} + 14\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 6\text{Fe}^{3+} + 7\text{H}_2\text{O}
$$
消耗的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量为：
$$
n_{\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}} = \frac{1}{6} \times n_{\text{Fe}^{2+}} = \frac{1}{6} \times 0.0015 \text{ mol} = 0.00025 \text{ mol}
$$
因此，剩余的 $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$ 的物质的量为：
$$
n_{\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}} = 0.00041675 \text{ mol} - 0.00025 \text{ mol} = 0.00016675 \text{ mol}
$$
步骤 3：计算废水样中化学耗氧量
根据反应方程式，每消耗 1 mol $\text{C}{{\text{r}}_2}\text{O}_7^{2-}$，氧化的还原性物质相当于消耗 1 mol $\text{O}_2$，因此废水样中化学耗氧量为：
$$
\text{COD} = 0.00016675 \text{ mol} \times 32 \text{ g⋅mol}^{-1} \times 1000 \text{ mg⋅g}^{-1} = 5.336 \text{ mg}
$$
由于废水样体积为 100.0 mL，因此废水样中化学耗氧量为：
$$
\text{COD} = \frac{5.336 \text{ mg}}{0.1 \text{ L}} = 53.36 \text{ mg⋅L}^{-1}
$$