Question

11．碳、硫的含量影響鋼鐵性能．某興趣小組用如下流程如圖1對鋼樣進行探究．

（1）鋼樣中硫元素以FeS形式存在，F(xiàn)eS在足量氧氣中灼燒，生成的固體產(chǎn)物中Fe、O兩種元素的質(zhì)量比為21：8，則該固體產(chǎn)物的化學(xué)式為Fe₃O₄．
（2）檢驗鋼樣灼燒生成氣體中的CO₂，需要的試劑是ab（填字母）．
a．酸性KMnO₄溶液 b．澄清石灰水 c．飽和小蘇打溶液 d．濃H₂SO₄
（3）取10.00 g鋼樣在足量氧氣中充分灼燒，將生成的氣體用足量1%的H₂O₂溶液充分吸收，再用0.1000mol•L^-1NaOH溶液滴定吸收液至終點，消耗NaOH溶液20.00mL；另取10.00g鋼樣在足量氧氣中充分灼燒，將生成的氣體通過盛有足量堿石灰的U型管（如圖2），鍵石灰增重0.614 g．
①用l%H₂O₂溶液吸收SO₂，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H₂O₂+SO₂═2H⁺+SO₄^2-
②分別計算該鋼樣中硫、碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計算過程）n（S）=n（SO₂）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02000L×0.1000mol•L^-1=1.000×10^-3mol；w（S）=$\frac{1.000×1{0}^{-3}mol×32g/mol}{10.00g}$×100%=0.32%，
m（CO₂）=0.614-m（SO₂）=0.550g，n（C）=n（CO₂）=$\frac{0.55g}{44g/mol}$=0.0125mol，w（C）=$\frac{0.0125mol×12g/mol}{10.00g}$×100%=1.5%．
③實驗測得的碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比真實值偏高，其可能的原因是ab（填字母）
a．U型管中生成的亞硫酸鹽吸收了O₂
b．堿石灰吸收了空氣中的CO₂
c．氣體通過堿石灰的流速過快，末被充分吸收．

Answer 1

分析 （1）鋼樣中硫元素以FeS形式存在，F(xiàn)eS在足量氧氣中灼燒，生成的固體產(chǎn)物中Fe、O兩種元素的質(zhì)量比為21：8，計算物質(zhì)的量之比確定化學(xué)式；
（2）鋼樣中硫元素以FeS形式存在，F(xiàn)eS在足量氧氣中灼燒生成二氧化碳和二氧化硫，檢驗二氧化碳通過澄清石灰水檢驗，檢查二氧化碳的存在需要除凈二氧化硫；
（3）①過氧化氫氧化二氧化硫生成硫酸；
②將生成的氣體用足量1%的H₂O₂溶液充分吸收，再用0.1000mol•L^-1NaOH溶液滴定吸收液至終點，消耗NaOH溶液20.00mL，二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，硫元素守恒計算得到硫元素質(zhì)量，另取10.00g鋼樣在足量氧氣中充分灼燒，將生成的氣體通過盛有足量堿石灰的U型管（如圖2），鍵石灰增重0.614 g為二氧化碳和二氧化硫的質(zhì)量，結(jié)合元素守恒計算；
③a．亞硫酸鹽吸收了O₂，生成二氧化硫減少；
b．堿石灰吸收了空氣中的CO₂，碳元素含量增大；
c．氣體通過堿石灰的流速過快，末被充分吸收，導(dǎo)致質(zhì)量減少；

解答 解：（1）鋼樣中硫元素以FeS形式存在，F(xiàn)eS在足量氧氣中灼燒，生成的固體產(chǎn)物中Fe、O兩種元素的質(zhì)量比為21：8，n（Fe）：n（O）=$\frac{21}{56}$：$\frac{8}{16}$=3：4，化學(xué)式為：Fe₃O₄，
故答案為：Fe₃O₄；
（2）鋼樣中硫元素以FeS形式存在，F(xiàn)eS在足量氧氣中灼燒生成二氧化碳和二氧化硫，檢驗二氧化碳通過澄清石灰水檢驗，檢查二氧化碳的存在需要除凈二氧化硫，所以先通過高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，再通過澄清石灰水檢驗二氧化碳，若變渾濁證明生成了二氧化碳，故選ab，
故答案為：ab；
（3）①二氧化硫被過氧化氫氧化生成硫酸，反應(yīng)的離子方程式為：H₂O₂+SO₂═2H⁺+SO₄^2-，
故答案為：H₂O₂+SO₂═2H⁺+SO₄^2-；
②將生成的氣體用足量1%的H₂O₂溶液充分吸收，再用0.1000mol•L^-1NaOH溶液滴定吸收液至終點，消耗NaOH溶液20.00mL，二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，硫元素守恒計算得到硫元素質(zhì)量，另取10.00g鋼樣在足量氧氣中充分灼燒，將生成的氣體通過盛有足量堿石灰的U型管（如圖2），鍵石灰增重0.614 g為二氧化碳和二氧化硫的質(zhì)量，結(jié)合元素守恒計算，
n（S）=n（SO₂）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02000L×0.1000mol•L^-1=1.000×10^-3mol；
w（S）=$\frac{1.000×1{0}^{-3}mol×32g/mol}{10.00g}$×100%=0.32%，
m（CO₂）=0.614-m（SO₂）=0.550g
n（C）=n（CO₂）=$\frac{0.55g}{44g/mol}$=0.0125mol，
w（C）=$\frac{0.0125mol×12g/mol}{10.00g}$×100%=1.5%，
故答案為：n（S）=n（SO₂）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02000L×0.1000mol•L^-1=1.000×10^-3mol；
w（S）=$\frac{1.000×1{0}^{-3}mol×32g/mol}{10.00g}$×100%=0.32%，
m（CO₂）=0.614-m（SO₂）=0.550g
n（C）=n（CO₂）=$\frac{0.55g}{44g/mol}$=0.0125mol，
w（C）=$\frac{0.0125mol×12g/mol}{10.00g}$×100%=1.5%；
③a．亞硫酸鹽吸收了O₂，生成二氧化硫減少，生成二氧化碳增大，測定結(jié)果偏高，故a正確；
b．堿石灰吸收了空氣中的CO₂，碳元素含量增大，測定碳元素含量增大，故b增大；
c．氣體通過堿石灰的流速過快，末被充分吸收，導(dǎo)致質(zhì)量減少，測定碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比真實值偏低，故c錯誤；
故答案為：ab．

點評 本題考查了物質(zhì)組成、物質(zhì)成分的實驗測定、物質(zhì)性質(zhì)和鹽酸組成的計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．