Question

【題目】碳、硫的含量影響鋼鐵性能，碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體，再進(jìn)行測定。

(1)在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2(氣體a)。

(2)將氣體a通入測硫裝置中(如圖1)，采用滴定法測定硫的含量。

①H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式：___________ ______。

②將①的吸收液稀釋至250mL，取1/10該溶液進(jìn)行滴定，用酸式滴定管取液時趕走氣泡的操作是_ 。

③用c mol/L 標(biāo)準(zhǔn) NaOH 溶液滴定取出的溶液，則選擇的指示劑為_________，直至加入最后一滴NaOH溶液時，溶液顏色_________，即可停止滴定。

④某次滴定前后，NaOH 溶液的液面如圖2，其體積讀數(shù)為________________________。若滴定3次，消耗NaOH溶液體積的平均值為z mL，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________________(用 x、c、z表示)。

⑤下列操作會造成測定結(jié)果偏高的是__________。

a.水洗后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗堿式滴定管 b.加入1 mL酸堿指示劑

c.滴定終點時，尖嘴出現(xiàn)氣泡 d.滴定終點俯視滴定管的刻度

將氣體 a 通入測碳裝置中(如圖)，采用重量法測定碳的含量。

⑥為準(zhǔn)確測定CO2，需除去SO2的干擾，除去SO2的裝置是_______(填序號)。

⑦計算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是__________。去掉裝置E，測得碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) (填 “偏小”、“無影響”或“偏大”)

⑧上述操作中，測定CO2前先除去SO2，但測定SO2前卻沒除CO2，是否合理？若不合理，說明如何改正；若合理，說明理由_____________________。

Answer 1

【答案】（2）① SO2＋H2O2＝H2SO4（2分）；②快速放液（1分）；

③酚酞（1分）恰好使溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色（1分）；

④24.50 mL（2分）；16cz/x %（2分）；

⑤ ab（1分）；⑥A、B（1分）；

⑦裝置 D 吸收氣體前后的質(zhì)量（1分） 偏大（1分）；

⑧合理（1分），SO2被氧化成硫酸后，溶液中的 c(H+)增大，使 CO2 的溶解平衡向逆向移動，導(dǎo)致 CO2 在水中幾乎不溶，不會對測定SO2 產(chǎn)生影響。CO2 和 SO2 都能被堿石灰吸收，因此測定 CO2 時必須除去 SO2（2分）。

【解析】

試題分析：（2）①H2O2具有氧化性，SO2具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)常數(shù)硫酸，H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式是SO2＋H2O2＝H2SO4；

②將①的吸收液稀釋至250mL，取1/10該溶液進(jìn)行滴定，用酸式滴定管取液時趕走氣泡的操作是快速放液，使氣泡隨液流趕出；

③用c mol/L標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定取出的硫酸溶液，根據(jù)視覺的滯后性，為減小實驗誤差，應(yīng)該選擇的指示劑為酚酞；開始酚酞在酸溶液中，為無色，隨著NaOH的加入，溶液的堿性逐漸增強(qiáng)，當(dāng)加入最后一滴 NaOH 溶液時，溶液顏色由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色，即可停止滴定；

④滴定前液面在0.30mL，滴定結(jié)束時液面在24.80mL，則反應(yīng)消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積是24.80mL-0.30mL＝24.50mL，若滴定3次，消耗NaOH溶液體積的平均值為 z mL，則根據(jù)元素守恒可知n(NaOH)=2n(H2SO4)=2n(S)，n(NaOH)= cz×10-3 mol，則n(S)=1/2 n(NaOH)= 5×cz×10-4 mol，該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為[(5×cz×10-4 mol×32g/mol)÷0.1x]×100％=16cz/x％；

⑤a.水洗后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗堿式滴定管，使NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度偏低，導(dǎo)致消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏大，則使測定的硫酸的濃度偏大，正確；b.加入 1mL酸堿指示劑，由于指示劑偏大，會使反應(yīng)消耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏多，據(jù)此計算的硫酸的濃度偏高，正確；c.滴定終點時，尖嘴出現(xiàn)氣泡，則NaOH溶液的體積偏少，會使計算的硫酸的濃度偏低，錯誤；d.滴定終點俯視滴定管的刻度, 使反應(yīng)消耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏少，據(jù)此計算的硫酸的濃度偏低，錯誤。答案選ab；

⑥SO2具有還原性，可以被氧化劑MnO2、KMnO4氧化產(chǎn)生硫酸，而CO2不能發(fā)生反應(yīng)，因此除去CO2中的SO2雜質(zhì)的裝置是AB；

⑦計算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是鋼樣品的質(zhì)量及裝置D吸收氣體前后的質(zhì)量。若去掉裝置 E，空氣中的水、二氧化碳會被E吸收，也會將它們當(dāng)作CO2，故使測得碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；

⑧上述操作中，測定CO2前先除去SO2，因為CO2和SO2都能被堿石灰吸收，因此測定CO2時必須除去SO2；但測定SO2前卻沒除CO2，是因為SO2被氧化成硫酸后，溶液中的c(H+)增大，使CO2的溶解平衡：CO2+H2O=H2CO3H++HCO3-向逆反應(yīng)方向移動，導(dǎo)致CO2在水中幾乎不溶，因此不會對測定SO2產(chǎn)生影響。