Question

硫是煤中的有害成分．艾士卡法是世界公認的測定煤中硫含量的標準方法．
原理：將煤樣與艾氏卡試劑（簡稱艾氏劑）混合灼燒，煤中的硫全部轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，然后以BaCl₂為沉淀劑使硫酸根離子轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀．根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量計算煤樣中硫的含量．艾氏劑是質(zhì)量比為2：1的輕質(zhì)MgO與無水Na₂CO₃的混合物．
實驗步驟：
①稱取粉碎的干燥煤樣1.00g和艾氏劑2g置于30mL的瓷坩堝中，充分混勻，再用1g艾氏劑覆蓋．高溫加熱1～2h．
②取出坩堝，冷卻到室溫，將灼燒物放入燒杯中，用熱蒸餾水沖洗坩堝內(nèi)壁，將沖洗液加入燒杯中，再加入100～150mL 煮沸的蒸餾水，充分攪拌．
③過濾，用熱蒸餾水沖洗燒杯3次，沖洗液加入過濾器．再用熱蒸餾水清洗殘渣至少10次．
④在上述濾液中滴加鹽酸溶液，使溶液呈微酸性．將溶液加熱至沸騰，在不斷攪拌下滴入BaCl₂溶液l0mL，在近沸騰狀況下保持2h．
⑤將溶液與其中沉淀放置過夜后，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后稱量，得沉淀m₁g．
⑥艾氏劑應(yīng)進行空白實驗（實驗除不加煤樣外，全部按步驟①～⑤進行，目的是排除其他含硫物質(zhì)的干擾），得到沉淀質(zhì)量為m₂g．
根據(jù)以上知識回答下列問題：
（1）寫出煤中燃燒產(chǎn)生的二氧化硫被艾氏劑中的Na₂CO₃吸收生成硫酸鹽的化學方程式

 

．
（2）如果步驟③中殘渣清洗不充分，實驗結(jié)果將

 

．如果步驟④中用硫酸代替鹽酸，實驗結(jié)果將

 

（均填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
（3）步驟④在濾液中滴加鹽酸使溶液呈微酸性的目的是

 

．
（4）如何用實驗證明步驟⑤中的沉淀已洗凈？

 

．
（5）用上述實驗數(shù)據(jù)（包括字母）表示出該煤樣中硫元素質(zhì)量分數(shù)

 

．

Answer 1

分析：（1）煤中燃燒產(chǎn)生的二氧化硫被艾氏劑中的Na₂CO₃吸收生成硫酸鹽是二氧化硫和氧氣反應(yīng)生成硫酸和碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和二氧化碳；
（2）如果步驟③中殘渣清洗不充分，會減小硫酸鈉的量使測定結(jié)果減小，如果步驟④中用硫酸代替鹽酸生成的硫酸鋇沉淀質(zhì)量增大；
（3）步驟④在濾液中滴加鹽酸使溶液呈微酸性，除去濾液中的碳酸根離子，避免影響硫酸鋇的質(zhì)量測定；
（4）沉淀是否已經(jīng)洗凈，可以利用氯離子的檢驗方法分析；
（5）實驗測定的沉淀質(zhì)量減去空白試驗測定的固體質(zhì)量，依據(jù)硫元素守恒來計算樣品中含硫元素的質(zhì)量；

解答：解：（1）煤中燃燒產(chǎn)生的二氧化硫被艾氏劑中的Na₂CO₃吸收生成硫酸鹽是二氧化硫和氧氣反應(yīng)生成硫酸和碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)的化學方程式為：
2Na₂CO₃+2SO₂+O₂=2Na₂SO₄+2CO₂；
故答案為：2Na₂CO₃+2SO₂+O₂=2Na₂SO₄+2CO₂；
（2）如果步驟③中殘渣清洗不充分，會減小硫酸鈉的量使測定結(jié)果減小，測定結(jié)果偏小；如果步驟④中用硫酸代替鹽酸生成的硫酸鋇沉淀質(zhì)量增大，得到的沉淀質(zhì)量增大，測定結(jié)果偏高；
故答案為：偏�。�  偏大；
（3）步驟④在濾液中滴加鹽酸使溶液呈微酸性，除去濾液中能沉淀鋇離子的碳酸根離子等雜質(zhì)，減小測定誤差；
故答案為：除去溶液中能夠與Ba²⁺形成沉淀的CO₃^2-等；
（4）檢驗濾液中是否含有氯離子怎么沉淀是否洗凈，取洗滌液，滴入AgNO₃溶液和稀硝酸，若有白色沉淀生成，則沉淀未洗凈；反之，則沉淀已洗凈；
故答案為：取洗滌液，滴入AgNO₃溶液和稀硝酸，若有白色沉淀生成，則沉淀未洗凈；反之，則沉淀已洗凈；
（5）實驗測定的沉淀質(zhì)量減去空白試驗測定的固體質(zhì)量，依據(jù)硫元素守恒計算得到，樣品中生成的硫酸鋇質(zhì)量=m₁-m₂，
含硫元素質(zhì)量=

(m1-m2)g

233g/mol

×32g/mol=

32(m1-m2)

233

；
故答案為：

32(m1-m2)

233

；

點評：本題考場物質(zhì)組成的實驗測定方法分析判斷，過程分析和步驟的目的是解題關(guān)鍵，題目難度中等．