Question

【題目】砂質(zhì)土壤分析中常用KarlFischer法是測(cè)定其中微量水含量，該方法原理是I2和SO2反應(yīng)定量消耗水(假設(shè)土壤中其他成分不參加反應(yīng))，據(jù)此回答下列問題：

(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：________________________。

步驟①：消耗反應(yīng)樣品中的水

下圖是某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室模擬KarlFischer法的實(shí)驗(yàn)裝置圖：

(2)裝置連接的順序?yàn)?/span>a__________(填接口字母順序)；M儀器的名稱為__________，其在實(shí)驗(yàn)過程中的作用是__________________________。

(3)操作步驟①：連接裝置并檢查裝置氣密性，裝入藥品，_________________；關(guān)閉彈簧夾，打開分液漏斗活塞；反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉分液漏斗活塞，繼續(xù)通入N2，取下D裝置；步驟②：測(cè)定剩余的碘時(shí)，向反應(yīng)后的D裝置加入蒸餾水，過濾，充分洗滌濾渣，并合并洗滌液和濾液，將其配成250.00mL溶液，取25.00mL用0.20mol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定剩余的碘單質(zhì)，已知反應(yīng)如下：2S2O＋I2=S4O＋2I－。

(4)Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液應(yīng)裝在________(填“酸式”“堿式”)滴定管中；上述操作中，合并洗滌液和濾液的目的是________________________________。

(5)滴定實(shí)驗(yàn)重復(fù)四次得到數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)	1	2	3	4
消耗的標(biāo)準(zhǔn)液的體積/mL	18.37	20.05	19.95	20.00

①若實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，向D裝置中加入10.00g土壤樣品和10.16gI2(已知I2過量)，則樣品土壤中水的含量為________%(計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。

②若Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液已部分氧化變質(zhì)，則水含量測(cè)定結(jié)果將________(填“偏高”“偏低”或“不變”)。

Answer 1

【答案】SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI d→e→i→h→g→f→b→(c) 長(zhǎng)頸漏斗 平衡內(nèi)外氣壓，防止壓強(qiáng)過大 打開彈簧夾，通入氮?dú)?/span> 堿式 使所剩余的碘單質(zhì)均進(jìn)入濾液，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確 7.2 偏低

【解析】

(1) I2、SO2、H2O發(fā)生反應(yīng)，生成HI和H2SO4，化學(xué)反應(yīng)方程式為SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI；

(2)裝置A是制備二氧化硫氣體，裝置B中的堿石灰可以吸收尾氣，并防止外界水蒸氣加入裝置，應(yīng)該在整套裝置的最后，D裝置應(yīng)該為二氧化硫與樣品反應(yīng)的裝置，進(jìn)入該裝置的二氧化硫需要用濃硫酸(E)干燥，C裝置為安全瓶，因此裝置的連接順序?yàn)?/span>ACEDB，接口順序?yàn)?/span>d→e→i→h→g→f→b→(c)；根據(jù)圖示，M為長(zhǎng)頸漏斗，在實(shí)驗(yàn)過程中，可以起到平衡內(nèi)外氣壓，防止壓強(qiáng)過大的作用。答案為：d→e→i→h→g→f→b→(c)；長(zhǎng)頸漏斗；平衡內(nèi)外氣壓，防止壓強(qiáng)過大；

(3)為了精準(zhǔn)測(cè)定樣品中的水含量，實(shí)驗(yàn)前，需通N2以排盡裝置內(nèi)的空氣，所以需打開彈簧夾，通入氮?dú)�。答案為：打開彈簧夾，通入氮?dú)猓?/span>

(4)Na2S2O3水解顯堿性，標(biāo)準(zhǔn)液應(yīng)裝在堿式滴定管中；因?yàn)橄礈煲褐幸踩苡幸欢�量的碘，所以合并洗滌液和濾液的目的是使所剩余的碘單質(zhì)均進(jìn)入濾液，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。答案為：堿式；使所剩余的碘單質(zhì)均進(jìn)入濾液，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確；

(5)①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，向D裝置中加入10.00 g土壤樣品和10.16 g I2(已知I2過量)，n(I2)＝＝0.04 mol，向反應(yīng)后的D裝置加入蒸餾水，過濾，充分洗滌，并合并洗滌液和濾液，將其配成250.00 mL溶液，取25.00 mL 用0.20 mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定剩余碘單質(zhì)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①的誤差較大，刪除該數(shù)值，②③④實(shí)驗(yàn)消耗Na2S2O3溶液的平均值＝mL＝20.00 mL，根據(jù)2S2O32-＋I2=S4O62-＋2I－，消耗碘單質(zhì)物質(zhì)的量＝n(Na2S2O3)××＝×0.020 0 L×0.20 mol·L－1×10＝0.02 mol，即剩余I2物質(zhì)的量＝0.02 mol，從而得出與二氧化硫反應(yīng)的碘單質(zhì)物質(zhì)的量＝0.04 mol－0.02 mol＝0.02 mol，消耗水為0.04 mol，土壤樣品中水的含量＝×100%＝7.2%。答案為：7.2；

②若Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液已部分氧化變質(zhì)，滴定過程中消耗的硫代硫酸鈉溶液體積增大，測(cè)定剩余碘單質(zhì)物質(zhì)的量增大，則與二氧化硫反應(yīng)的碘單質(zhì)減少，反應(yīng)的水的物質(zhì)的量減小，計(jì)算得到水的含量偏低。答案為：偏低。