Question

【题目】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：___________ ______。

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_ 。

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_________，直至加入最后一滴NaOH溶液时，溶液颜色_________，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________________________。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______________________(用 x、c、z表示)。

⑤下列操作会造成测定结果偏高的是__________。

a.水洗后未用标准液润洗碱式滴定管 b.加入1 mL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_______(填序号)。

⑦计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是__________。去掉装置E，测得碳的质量分数 (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_____________________。

Answer 1

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

③酚酞（1分）恰好使溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色（1分）；

④24.50 mL（2分）；16cz/x %（2分）；

⑤ ab（1分）；⑥A、B（1分）；

⑦装置 D 吸收气体前后的质量（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（2分）。

【解析】

试题分析：（2）①H2O2具有氧化性，SO2具有还原性，二者发生氧化还原反应常数硫酸，H2O2氧化SO2的化学方程式是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，使气泡随液流赶出；

③用c mol/L标准NaOH溶液滴定取出的硫酸溶液，根据视觉的滞后性，为减小实验误差，应该选择的指示剂为酚酞；开始酚酞在酸溶液中，为无色，随着NaOH的加入，溶液的碱性逐渐增强，当加入最后一滴 NaOH 溶液时，溶液颜色由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色，即可停止滴定；

④滴定前液面在0.30mL，滴定结束时液面在24.80mL，则反应消耗NaOH标准溶液的体积是24.80mL-0.30mL＝24.50mL，若滴定3次，消耗NaOH溶液体积的平均值为 z mL，则根据元素守恒可知n(NaOH)=2n(H2SO4)=2n(S)，n(NaOH)= cz×10-3 mol，则n(S)=1/2 n(NaOH)= 5×cz×10-4 mol，该钢样中硫的质量分数为[(5×cz×10-4 mol×32g/mol)÷0.1x]×100％=16cz/x％；

⑤a.水洗后未用标准液润洗碱式滴定管，使NaOH标准溶液的浓度偏低，导致消耗标准溶液的体积偏大，则使测定的硫酸的浓度偏大，正确；b.加入 1mL酸碱指示剂，由于指示剂偏大，会使反应消耗的NaOH标准溶液的体积偏多，据此计算的硫酸的浓度偏高，正确；c.滴定终点时，尖嘴出现气泡，则NaOH溶液的体积偏少，会使计算的硫酸的浓度偏低，错误；d.滴定终点俯视滴定管的刻度, 使反应消耗的NaOH标准溶液的体积偏少，据此计算的硫酸的浓度偏低，错误。答案选ab；

⑥SO2具有还原性，可以被氧化剂MnO2、KMnO4氧化产生硫酸，而CO2不能发生反应，因此除去CO2中的SO2杂质的装置是AB；

⑦计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是钢样品的质量及装置D吸收气体前后的质量。若去掉装置 E，空气中的水、二氧化碳会被E吸收，也会将它们当作CO2，故使测得碳的质量分数偏大；

⑧上述操作中，测定CO2前先除去SO2，因为CO2和SO2都能被碱石灰吸收，因此测定CO2时必须除去SO2；但测定SO2前却没除CO2，是因为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-向逆反应方向移动，导致CO2在水中几乎不溶，因此不会对测定SO2产生影响。