Question

【題目】二氧化硫(SO2)是一種在空間地理、環(huán)境科學(xué)、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域受到廣泛研究的一種氣體。

Ⅰ.某研究小組設(shè)計(jì)了一套制備及檢驗(yàn)SO2部分性質(zhì)的裝置，如圖所示：

(1)儀器A的名稱____________。

(2)裝置乙的作用是為了觀察生成SO2的速率，則裝置乙中加入的試劑是____________。

(3)①實(shí)驗(yàn)前有同學(xué)提出質(zhì)疑：該裝置沒有排空氣，而空氣中的O2氧化性強(qiáng)于SO2，因此裝置丁中即使有渾濁現(xiàn)象也不能說明是SO2導(dǎo)致的。請(qǐng)你寫出O2與Na2S溶液反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式____________。

②為進(jìn)一步檢驗(yàn)裝置丁產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象的原因，進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象見表：

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
1	向10 mL 1 mol/L Na2S溶液中通O2	15 min后，溶液才出現(xiàn)渾濁
2	向10 mL 1 mol/L Na2S溶液中通SO2	溶液立即出現(xiàn)黃色渾濁

由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：該實(shí)驗(yàn)條件下Na2S溶液出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象是SO2導(dǎo)致的。你認(rèn)為上表實(shí)驗(yàn)1反應(yīng)較慢的原因可能是____________。

Ⅱ.鐵礦石中硫元素的測(cè)定可以使用燃燒碘量法，其原理是以氮?dú)鉃檩d體，以稀鹽酸、淀粉和碘化鉀的混合溶液為吸收液，用0.0010 mol·L-1KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。檢測(cè)裝置如圖所示：

[查閱資料] ①實(shí)驗(yàn)進(jìn)行5min樣品中的S元素都可轉(zhuǎn)化為SO2

②2IO3-+5SO2+4H2O=8H++5SO42-+I2

③I2+SO2+2H2O=2I-+SO42-+4H+

④IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O

(4)工業(yè)設(shè)定的滴定終點(diǎn)現(xiàn)象是____________。

(5)實(shí)驗(yàn)一：不放樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，5 min后測(cè)得消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積為V1

實(shí)驗(yàn)二：加入1 g樣品再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，5 min后測(cè)得消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積為V2

①比較數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)V1遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于V2，可忽略不計(jì)。則設(shè)置實(shí)驗(yàn)一的目的是___________。

②測(cè)得V2的體積如表：

序號(hào)	1	2	3
KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL	10.02	9.98	10.00

該份鐵礦石樣品中硫元素的質(zhì)量百分含量為____________。

Answer 1

【答案】蒸餾燒瓶 飽和亞硫酸氫鈉溶液 O2+2H2O+2Na2S=4NaOH+2S↓ 氧氣中水中的溶解度比二氧化硫小 吸收液出現(xiàn)穩(wěn)定的藍(lán)色 空白實(shí)驗(yàn) 0.096%

【解析】

I.在裝置A中制取SO2氣體，通過乙觀察SO2氣體產(chǎn)生的速率，經(jīng)品紅溶液檢驗(yàn)SO2的漂白性，在裝置丁中SO2與Na2S會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生S單質(zhì)，SO2及反應(yīng)產(chǎn)生的H2S都是有毒氣體，經(jīng)NaOH溶液尾氣處理后排出。

II.根據(jù)IO3-能夠氧化SO2為SO42-，氧化I-為I2，SO2反應(yīng)完全后，再滴入的IO3-溶液，I2不再反應(yīng)，溶液中的I2遇淀粉溶液變?yōu)樗{(lán)色；要測(cè)定物質(zhì)含量，應(yīng)該排除雜質(zhì)的干擾，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，為減少實(shí)驗(yàn)的偶然性，要進(jìn)行多次平行實(shí)驗(yàn)，取多次實(shí)驗(yàn)的平均值，根據(jù)反應(yīng)過程中電子守恒計(jì)算鐵礦石樣品中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(1)根據(jù)圖示儀器結(jié)構(gòu)可知：儀器A的名稱為蒸餾燒瓶；

(2)裝置乙的作用是為了觀察生成SO2的速率，為了減少SO2氣體在溶液中的溶解，可根據(jù)H2SO3是二元弱酸，在溶液中存在電離平衡的性質(zhì)，在裝置乙中加入的試劑為飽和NaHSO3溶液；

(3)①Na2S具有還原性，O2具有氧化性，在溶液中會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生S單質(zhì)和NaOH，反應(yīng)的化學(xué)方程式為O2+2H2O+2Na2S=4NaOH+2S↓；

②根據(jù)O2、SO2氣體分別通入到Na2S溶液中產(chǎn)生S單質(zhì)的時(shí)間可知，物質(zhì)的氧化性：SO2>O2，該實(shí)驗(yàn)條件下Na2S溶液出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象是SO2導(dǎo)致的。表中實(shí)驗(yàn)1反應(yīng)較慢的原因可能是O2難溶于水，而SO2易溶于水，由于氧氣中水中的溶解度比二氧化硫小，導(dǎo)致反應(yīng)速率較慢；

II. (4)根據(jù)方程式可知物質(zhì)的氧化性：IO3->I2>SO2，向含有SO2、KI和淀粉溶液中滴加KIO3溶液，首先發(fā)生②反應(yīng)，當(dāng)SO2反應(yīng)完全后發(fā)生反應(yīng)④，反應(yīng)產(chǎn)生的I2單質(zhì)遇淀粉溶液會(huì)變?yōu)樗{(lán)色，且半分鐘內(nèi)溶液藍(lán)色不褪去，就證明滴定達(dá)到終點(diǎn)；

(5)①通過比較實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)V1遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于V2，可忽略不計(jì)V1。設(shè)置實(shí)驗(yàn)一的目的是空白對(duì)比實(shí)驗(yàn)，排除干擾因素的存在；

②三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相差不大，均有效，則平均消耗KIO3標(biāo)準(zhǔn)溶液體積V(KIO3)=mL=10.00 mL，n(KIO3)=c·V=0.0010 mol/L×0.0100 L=1.0×10-5 mol，根據(jù)電子守恒及結(jié)合②③方程式可知n(SO2)=3n(KIO3)=3.0×10-5 mol，根據(jù)S元素守恒可知其中含有S元素的質(zhì)量為m(S)=n·M=3.0×10-5 mol×32 g/mol=9.6×10-4 g，所以該份鐵礦石樣品中硫元素的質(zhì)量百分含量為×100%=0.096%。