利用“燃烧—碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验装置如下图…——2024 高考化学第 19 题答案解析

【解析】

【分析】由题中信息可知，利用“燃烧—碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验中，将氧气经干燥、净化后通入管式炉中将钢铁中硫氧化为 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ ，然后将生成的 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 导入碘液中吸收，通过消耗 ${ \mathrm { K I O } } _ { 3 }$ 碱性标准溶液的体积来测定钢铁中硫的含量。

【小问1详解】

取 $2 0 . 0 0 \mathrm { m L 0 . 1 0 0 0 m o l \cdot L ^ { - 1 } K I O _ { 3 } }$ 的碱性溶液和一定量的KI固体，配制1000mL ${ \mathrm { K I O } } _ { 3 }$ 碱性标准溶液（稀释了50倍后 $\mathrm { K I O } _ { 3 }$ 的浓度为 $0 . 0 0 2 0 0 0 0 { \mathrm { m o l } } \cdot { \mathrm { L } } ^ { - 1 } ~ \cdot$ ），需要用碱式滴定管或移液管量取

$2 0 . 0 0 \mathrm { m L 0 . 1 0 0 0 m o l \cdot L ^ { - 1 } K I O _ { 3 } }$ 的碱性溶液，需要用一定精确度的天平称量一定质量的 KI固体，需要在烧杯中溶解KI固体，溶解时要用到玻璃棒搅拌，需要用 1000mL容量瓶配制标准溶液，需要用胶头滴管定容，因此，下列仪器必须用到的是AD。

【小问 2 详解】

装置B和C的作用是充分干燥 $\mathbf { O } _ { 2 }$ ，浓硫酸具有吸水性，常用于干燥某些气体，因此 B中的试剂为浓硫酸。装置F 中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子，其目的是防止倒吸，因为磨砂浮子的密度小于水，若球泡内水面上升，磨砂浮子也随之上升，磨砂浮子可以作为一个磨砂玻璃塞将导气管的出气口堵塞上，从而防止倒吸。

【小问3详解】

该滴定实验是利用过量的1滴或半滴标准溶液来指示滴定终点的，因此，该滴定实验达终点的现象是当加入最后半滴 $\mathrm { K I O } _ { 3 }$ 碱性标准溶液后，溶液由无色突变为蓝色且30s内不变色；由S元素守恒及

$$ \mathrm{SO} _ {2} + \mathrm{I} _ {2} + 2 \mathrm{H} _ {2} \mathrm{O} = \mathrm{H} _ {2} \mathrm{SO} _ {4} + 2 \mathrm{HI} \text {、} \mathrm{KIO} _ {3} + 5 \mathrm{KI} + 6 \mathrm{HCl} = 3 \mathrm{I} _ {2} + 6 \mathrm{KCl} + 3 \mathrm{H} _ {2} \mathrm{O} \text {可得关系式} 3 \mathrm{S} \sim 3 \mathrm{SO} _ {2} \sim 3 \mathrm{I} _ {2} $$

${ \bf \Omega } \sim { \bf K I O } _ { 3 }$ ，若滴定消耗 $\mathrm { K I O } _ { 3 }$ 碱性标准溶液VmL，则

$$ \mathrm{n} (\mathrm{KIO} _ {3}) = \mathrm{V} \times 1 0 ^ {- 3} \mathrm{L} \times 0. 0 0 2 0 0 0 0 \mathrm{mol} \cdot \mathrm{L} ^ {- 1} = 2. 0 0 0 0 \times 1 0 ^ {- 6} \mathrm{Vmol}, $$

$n ( \mathrm { S } ) { = } 3 \mathrm { n } ( \mathrm { K I O } _ { \cdot } ) { = } 3 \times 2 . 0 0 0 0 \times 1 0 ^ { - 6 } \mathrm { V m o l } { = } 6 . 0 0 0 0 \times 1 0 ^ { - 6 } \mathrm { V m o l }$ ，样品中硫的质量分数是

$$ \frac {6.0000 \times 10^{-6} \mathrm{Vmol} \times 32\mathrm{g} \cdot \mathrm{mol}^{-1}}{\mathrm{a} \times 10^{-3} \mathrm{g}} \times 100\% = \frac {19.200\mathrm{V}}{\mathrm{a}} \% $$

【小问 4 详解】

若装置D 中瓷舟未加盖，燃烧时产生粉尘中含有铁的氧化物，铁的氧化物能催化 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 的氧化反应从而促进 $\mathrm { S O } _ { 3 }$ 的生成，因此，粉尘在该过程中的作用是催化剂；若装置E冷却气体不充分，则通入F的气体温度过高，可能导致部分 $\mathrm { I } _ { \gamma }$ 升华，这样就要消耗更多 ${ \mathrm { K I O } } _ { 3 }$ 碱性标准溶液，从而可能导致测定结果偏大；若滴定过程中，有少量 $\mathrm { I O } _ { 3 } ^ { - }$ 不经 $\boldsymbol { \mathrm { I } } _ { 2 }$ 直接将 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 氧化成 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 4 }$ ，从电子转移守恒的角度分析， $\mathrm { I O } _ { 3 } ^ { - }$ 得到 $6 \mathrm { e } ^ { - }$ 被还原为I^-，仍能得到关系式 $3 { \mathrm { S } } { \sim } 3 { \mathrm { S O } } _ { 2 } { \sim } { \mathrm { K I O } } _ { 3 }$ ，测定结果会不变。