Question

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

Ⅰ.某研究小組設計了一套制備及檢驗SO2部分性質的裝置，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實驗前有同學提出質疑：該裝置沒有排空氣，而空氣中的O2氧化性強于SO2，因此裝置丁中即使有渾濁現象也不能說明是SO2導致的。請你寫出O2與Na2S溶液反應的化學反應方程式____________。

②為進一步檢驗裝置丁產生渾濁現象的原因，進行新的實驗探究。實驗操作及現象見表：

序號	實驗操作	實驗現象
1	向10 mL 1 mol/L Na2S溶液中通O2	15 min后，溶液才出現渾濁
2	向10 mL 1 mol/L Na2S溶液中通SO2	溶液立即出現黃色渾濁

由實驗現象可知：該實驗條件下Na2S溶液出現渾濁現象是SO2導致的。你認為上表實驗1反應較慢的原因可能是____________。

Ⅱ.鐵礦石中硫元素的測定可以使用燃燒碘量法，其原理是以氮氣為載體，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標準溶液進行滴定。檢測裝置如圖所示：

[查閱資料] ①實驗進行5min樣品中的S元素都可轉化為SO2

②2IO3-+5SO2+4H2O=8H++5SO42-+I2

③I2+SO2+2H2O=2I-+SO42-+4H+

④IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O

(4)工業(yè)設定的滴定終點現象是____________。

(5)實驗一：不放樣品進行實驗，5 min后測得消耗標準液體積為V1

實驗二：加入1 g樣品再進行實驗，5 min后測得消耗標準液體積為V2

①比較數據發(fā)現V1遠遠小于V2，可忽略不計。則設置實驗一的目的是___________。

②測得V2的體積如表：

序號	1	2	3
KIO3標準溶液體積/mL	10.02	9.98	10.00

該份鐵礦石樣品中硫元素的質量百分含量為____________。

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 吸收液出現穩(wěn)定的藍色 空白實驗 0.096%

【解析】

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

II.根據IO3-能夠氧化SO2為SO42-，氧化I-為I2，SO2反應完全后，再滴入的IO3-溶液，I2不再反應，溶液中的I2遇淀粉溶液變?yōu)樗{色；要測定物質含量，應該排除雜質的干擾，設計對比實驗，為減少實驗的偶然性，要進行多次平行實驗，取多次實驗的平均值，根據反應過程中電子守恒計算鐵礦石樣品中硫元素的質量分數。

(1)根據圖示儀器結構可知：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H2SO3是二元弱酸，在溶液中存在電離平衡的性質，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，在溶液中會發(fā)生氧化還原反應產生S單質和NaOH，反應的化學方程式為O2+2H2O+2Na2S=4NaOH+2S↓；

②根據O2、SO2氣體分別通入到Na2S溶液中產生S單質的時間可知，物質的氧化性：SO2>O2，該實驗條件下Na2S溶液出現渾濁現象是SO2導致的。表中實驗1反應較慢的原因可能是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，導致反應速率較慢；

II. (4)根據方程式可知物質的氧化性：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，當SO2反應完全后發(fā)生反應④，反應產生的I2單質遇淀粉溶液會變?yōu)樗{色，且半分鐘內溶液藍色不褪去，就證明滴定達到終點；

(5)①通過比較實驗一、實驗二的數據，發(fā)現V1遠遠小于V2，可忽略不計V1。設置實驗一的目的是空白對比實驗，排除干擾因素的存在；

②三次實驗數據相差不大，均有效，則平均消耗KIO3標準溶液體積V(KIO3)=mL=10.00 mL，n(KIO3)=c·V=0.0010 mol/L×0.0100 L=1.0×10-5 mol，根據電子守恒及結合②③方程式可知n(SO2)=3n(KIO3)=3.0×10-5 mol，根據S元素守恒可知其中含有S元素的質量為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量百分含量為×100%=0.096%。