Question

1．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、硫轉化為氣體，再進行測定．
（1）在高溫下將 x克鋼樣中碳、硫轉化為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的化學方程式：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄．
②將①的吸收液稀釋至250mL，取1/10該溶液進行滴定，用酸式滴定管取液時趕走氣泡的操作是快速放液．
③用 c mol/L 標準 NaOH 溶液滴定取出的溶液，則選擇的指示劑為酚酞，直至加入最后一滴 NaOH 溶液時，溶液顏色恰好使溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不褪色，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24.50mL．若滴定3次，消耗NaOH溶液體積的平均值為 z mL，則該鋼樣中硫的質量分數(shù)為$\frac{8cz}{5x}$%（用 x、c、z表示）．
⑤下列操作會造成測定結果偏高的是ab．
a．水洗后未用標準液潤洗堿式滴定管    b．加入 1mL 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（如下圖），采用重量法測定碳的含量．

⑥為準確測定 CO₂，需除去 SO₂的干擾，除去 SO₂的裝置是AB（填序號）．
⑦計算鋼樣中碳的質量分數(shù)，應測量的數(shù)據是裝置D吸收氣體前后的質量．去掉裝置 E，測得碳的質量分數(shù)偏大（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，說明理由合理，．

Answer 1

分析 ①H₂O₂氧化SO₂生成硫酸；
②用酸式滴定管取液時快速放液可以趕走氣泡；
③用氫氧化鈉滴定硫酸溶液時可以用酚酞作指示劑，滴定終點時溶液由無色變?yōu)闇\紅色；
④根據圖2可知，滴定前滴定管的刻度為0.3mL，滴定后滴定管的刻度為24.8mL，消耗NaOH溶液體積的平均值為 z mL，則氫氧化鈉的物質的量為c mol/L×z×10^-3L=cz10^-3mol，所以硫酸的物質的量為$\frac{1}{2}$×cz10^-3mol，根據硫元素守恒可計算得鋼樣中硫的質量分數(shù)；
⑤a．水洗后未用標準液潤洗堿式滴定管，則標準液被稀釋，消耗的氫氧化鈉溶液的體積偏大；
b．加入 1mL 酸堿指示劑，指示劑用量偏多，則消耗一定量的氫氧化鈉溶液，會使標準液體積偏大；
c．滴定終點時，尖嘴出現(xiàn)氣泡，則會使標準液體積偏小；
d．滴定終點俯視滴定管的刻度，則標準液體積讀數(shù)會偏小，據此答題；
⑥根據裝置圖可知，二氧化硫和二氧化碳混合氣體通過活性二氧化錳裝置和高錳酸鉀溶液二氧化硫被吸收，通過濃硫酸水分被吸收；
⑦經過除雜后的二氧化碳被堿石灰吸收，根據堿石灰的質量的變化可知生成二氧化碳的質量，根據碳元素守恒可知樣品中碳的質量分數(shù)；空氣中的水分和二氧化碳也能被堿石灰吸收，所以如果沒有E裝置，D的質量變化偏大，據此答題；
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動，導致 CO₂ 在水中幾乎不溶，不會對測定SO₂ 產生影響，CO₂ 和 SO₂ 都能被堿石灰吸收，因此測定 CO₂ 時必須除去 SO₂，據此答題；

解答 解：①H₂O₂氧化SO₂生成硫酸，反應的化學方程式為SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，
故答案為：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄；
②用酸式滴定管取液時趕走氣泡的操作是快速放液，
故答案為：快速放液；
③用氫氧化鈉滴定硫酸溶液時可以用酚酞作指示劑，滴定終點時溶液的顏色變化為：恰好使溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不褪色，
故答案為：酚酞；恰好使溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不褪色；
④根據圖2可知，滴定前滴定管的刻度為0.30mL，滴定后滴定管的刻度為24.80mL，所以NaOH 溶液的體積讀數(shù)為24.50mL，消耗NaOH溶液體積的平均值為 z mL，則氫氧化鈉的物質的量為c mol/L×z×10^-3L=cz10^-3mol，所以硫酸的物質的量為$\frac{1}{2}$×cz10^-3mol，根據硫元素守恒可知鋼樣中硫的質量分數(shù)為$\frac{\frac{1}{2}×cz10{\;}^{-3}mol×32g/mol}{xg}$×100%=$\frac{8cz}{5x}$%，
故答案為：24.50mL；$\frac{8cz}{5x}$%；
⑤a．水洗后未用標準液潤洗堿式滴定管，則標準液被稀釋，消耗的氫氧化鈉溶液的體積偏大，會造成測定結果偏高；
b．加入 1mL 酸堿指示劑，指示劑用量偏多，則消耗一定量的氫氧化鈉溶液，會使標準液體積偏大，會造成測定結果偏高；
c．滴定終點時，尖嘴出現(xiàn)氣泡，則會使標準液體積偏小，會造成測定結果偏低；
d．滴定終點俯視滴定管的刻度，則標準液體積讀數(shù)會偏小，會造成測定結果偏低，
故答案為：ab；
⑥根據裝置圖可知，二氧化硫和二氧化碳混合氣體通過活性二氧化錳裝置和高錳酸鉀溶液二氧化硫被吸收，通過濃硫酸水分被吸收，
故選：AB；
⑦經過除雜后的二氧化碳被堿石灰吸收，根據堿石灰的質量的變化可知生成二氧化碳的質量，根據碳元素守恒可知樣品中碳的質量分數(shù)，所以要測量裝置D吸收氣體前后的質量，空氣中的水分和二氧化碳也能被堿石灰吸收，所以如果沒有E裝置，D的質量變化偏大，所以會使測得的碳的含量偏大，
故答案為：裝置D吸收氣體前后的質量；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動，導致 CO₂ 在水中幾乎不溶，不會對測定SO₂ 產生影響，CO₂ 和 SO₂ 都能被堿石灰吸收，因此測定 CO₂ 時必須除去 SO₂，所以合理，
故答案為：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：；向逆向移動，導致 CO₂ 在水中幾乎不溶，不會對測定SO₂ 產生影響，CO₂ 和 SO₂ 都能被堿石灰吸收，因此測定 CO₂ 時必須除去 SO₂．

點評 本題考查了C、S含量的測定，涉及氧化還原反應的書寫、根據元素守恒的有關計算等知識點，明確實驗原理是解本題關鍵，結合物質的性質來分析解答，題目難度中等．