Question

1．碳、硫的含量影响钢铁性能，碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再进行测定．
（1）在高温下将 x克钢样中碳、硫转化为CO₂、SO₂（气体 a）．
（2）将气体 a通入测硫装置中（如图 1），采用滴定法测定硫的含量．
①H₂O₂氧化SO₂的化学方程式：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄．
②将①的吸收液稀释至250mL，取1/10该溶液进行滴定，用酸式滴定管取液时赶走气泡的操作是快速放液．
③用 c mol/L 标准 NaOH 溶液滴定取出的溶液，则选择的指示剂为酚酞，直至加入最后一滴 NaOH 溶液时，溶液颜色恰好使溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色，即可停止滴定．
④某次滴定前后，NaOH 溶液的液面如图2，其体积读数为24.50mL．若滴定3次，消耗NaOH溶液体积的平均值为 z mL，则该钢样中硫的质量分数为$\frac{8cz}{5x}$%（用 x、c、z表示）．
⑤下列操作会造成测定结果偏高的是ab．
a．水洗后未用标准液润洗碱式滴定管    b．加入 1mL 酸碱指示剂
c．滴定终点时，尖嘴出现气泡          d．滴定终点俯视滴定管的刻度

将气体 a 通入测碳装置中（如下图），采用重量法测定碳的含量．

⑥为准确测定 CO₂，需除去 SO₂的干扰，除去 SO₂的装置是AB（填序号）．
⑦计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是装置D吸收气体前后的质量．去掉装置 E，测得碳的质量分数偏大（填“偏小”、“无影响”或“偏大”）
⑧上述操作中，测定 CO₂前先除去 SO₂，但测定 SO₂前却没除 CO₂，是否合理？若不合理，说明如何改正；若合理，说明理由合理，．

Answer 1

分析 ①H₂O₂氧化SO₂生成硫酸；
②用酸式滴定管取液时快速放液可以赶走气泡；
③用氢氧化钠滴定硫酸溶液时可以用酚酞作指示剂，滴定终点时溶液由无色变为浅红色；
④根据图2可知，滴定前滴定管的刻度为0.3mL，滴定后滴定管的刻度为24.8mL，消耗NaOH溶液体积的平均值为 z mL，则氢氧化钠的物质的量为c mol/L×z×10^-3L=cz10^-3mol，所以硫酸的物质的量为$\frac{1}{2}$×cz10^-3mol，根据硫元素守恒可计算得钢样中硫的质量分数；
⑤a．水洗后未用标准液润洗碱式滴定管，则标准液被稀释，消耗的氢氧化钠溶液的体积偏大；
b．加入 1mL 酸碱指示剂，指示剂用量偏多，则消耗一定量的氢氧化钠溶液，会使标准液体积偏大；
c．滴定终点时，尖嘴出现气泡，则会使标准液体积偏小；
d．滴定终点俯视滴定管的刻度，则标准液体积读数会偏小，据此答题；
⑥根据装置图可知，二氧化硫和二氧化碳混合气体通过活性二氧化锰装置和高锰酸钾溶液二氧化硫被吸收，通过浓硫酸水分被吸收；
⑦经过除杂后的二氧化碳被碱石灰吸收，根据碱石灰的质量的变化可知生成二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可知样品中碳的质量分数；空气中的水分和二氧化碳也能被碱石灰吸收，所以如果没有E装置，D的质量变化偏大，据此答题；
⑧SO₂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动，导致 CO₂ 在水中几乎不溶，不会对测定SO₂ 产生影响，CO₂ 和 SO₂ 都能被碱石灰吸收，因此测定 CO₂ 时必须除去 SO₂，据此答题；

解答 解：①H₂O₂氧化SO₂生成硫酸，反应的化学方程式为SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，
故答案为：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄；
②用酸式滴定管取液时赶走气泡的操作是快速放液，
故答案为：快速放液；
③用氢氧化钠滴定硫酸溶液时可以用酚酞作指示剂，滴定终点时溶液的颜色变化为：恰好使溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色，
故答案为：酚酞；恰好使溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色；
④根据图2可知，滴定前滴定管的刻度为0.30mL，滴定后滴定管的刻度为24.80mL，所以NaOH 溶液的体积读数为24.50mL，消耗NaOH溶液体积的平均值为 z mL，则氢氧化钠的物质的量为c mol/L×z×10^-3L=cz10^-3mol，所以硫酸的物质的量为$\frac{1}{2}$×cz10^-3mol，根据硫元素守恒可知钢样中硫的质量分数为$\frac{\frac{1}{2}×cz10{\;}^{-3}mol×32g/mol}{xg}$×100%=$\frac{8cz}{5x}$%，
故答案为：24.50mL；$\frac{8cz}{5x}$%；
⑤a．水洗后未用标准液润洗碱式滴定管，则标准液被稀释，消耗的氢氧化钠溶液的体积偏大，会造成测定结果偏高；
b．加入 1mL 酸碱指示剂，指示剂用量偏多，则消耗一定量的氢氧化钠溶液，会使标准液体积偏大，会造成测定结果偏高；
c．滴定终点时，尖嘴出现气泡，则会使标准液体积偏小，会造成测定结果偏低；
d．滴定终点俯视滴定管的刻度，则标准液体积读数会偏小，会造成测定结果偏低，
故答案为：ab；
⑥根据装置图可知，二氧化硫和二氧化碳混合气体通过活性二氧化锰装置和高锰酸钾溶液二氧化硫被吸收，通过浓硫酸水分被吸收，
故选：AB；
⑦经过除杂后的二氧化碳被碱石灰吸收，根据碱石灰的质量的变化可知生成二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可知样品中碳的质量分数，所以要测量装置D吸收气体前后的质量，空气中的水分和二氧化碳也能被碱石灰吸收，所以如果没有E装置，D的质量变化偏大，所以会使测得的碳的含量偏大，
故答案为：装置D吸收气体前后的质量；偏大；
⑧SO₂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动，导致 CO₂ 在水中几乎不溶，不会对测定SO₂ 产生影响，CO₂ 和 SO₂ 都能被碱石灰吸收，因此测定 CO₂ 时必须除去 SO₂，所以合理，
故答案为：合理，SO₂被氧化成硫酸后，溶液中的 c（H⁺）增大，使 CO₂ 的溶解平衡：；向逆向移动，导致 CO₂ 在水中几乎不溶，不会对测定SO₂ 产生影响，CO₂ 和 SO₂ 都能被碱石灰吸收，因此测定 CO₂ 时必须除去 SO₂．

点评 本题考查了C、S含量的测定，涉及氧化还原反应的书写、根据元素守恒的有关计算等知识点，明确实验原理是解本题关键，结合物质的性质来分析解答，题目难度中等．