Question

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

(1)寫出該反應的化學反應方程式：________________________。

步驟①：消耗反應樣品中的水

下圖是某同學在實驗室模擬KarlFischer法的實驗裝置圖：

(2)裝置連接的順序為a__________(填接口字母順序)；M儀器的名稱為__________，其在實驗過程中的作用是__________________________。

(3)操作步驟①：連接裝置并檢查裝置氣密性，裝入藥品，_________________；關閉彈簧夾，打開分液漏斗活塞；反應結束后，關閉分液漏斗活塞，繼續通入N2，取下D裝置；步驟②：測定剩余的碘時，向反應后的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標準液滴定剩余的碘單質，已知反應如下：2S2O＋I2=S4O＋2I－。

(4)Na2S2O3標準液應裝在________(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)滴定實驗重復四次得到數據如下：

實驗	1	2	3	4
消耗的標準液的體積/mL	18.37	20.05	19.95	20.00

①若實驗開始時，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________%(計算結果保留小數點后一位)。

②若Na2S2O3標準液已部分氧化變質，則水含量測定結果將________(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) 長頸漏斗 平衡內外氣壓，防止壓強過大 打開彈簧夾，通入氮氣 堿式 使所剩余的碘單質均進入濾液，測量結果更準確 7.2 偏低

【解析】

(1) I2、SO2、H2O發生反應，生成HI和H2SO4，化學反應方程式為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，應該在整套裝置的最后，D裝置應該為二氧化硫與樣品反應的裝置，進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為ACEDB，接口順序為d→e→i→h→g→f→b→(c)；根據圖示，M為長頸漏斗，在實驗過程中，可以起到平衡內外氣壓，防止壓強過大的作用。答案為：d→e→i→h→g→f→b→(c)；長頸漏斗；平衡內外氣壓，防止壓強過大；

(3)為了精準測定樣品中的水含量，實驗前，需通N2以排盡裝置內的空氣，所以需打開彈簧夾，通入氮氣。答案為：打開彈簧夾，通入氮氣；

(4)Na2S2O3水解顯堿性，標準液應裝在堿式滴定管中；因為洗滌液中也溶有一定量的碘，所以合并洗滌液和濾液的目的是使所剩余的碘單質均進入濾液，測量結果更準確。答案為：堿式；使所剩余的碘單質均進入濾液，測量結果更準確；

(5)①實驗開始時，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標準液滴定剩余碘單質，根據實驗數據可知，實驗①的誤差較大，刪除該數值，②③④實驗消耗Na2S2O3溶液的平均值＝mL＝20.00 mL，根據2S2O32-＋I2=S4O62-＋2I－，消耗碘單質物質的量＝n(Na2S2O3)××＝×0.020 0 L×0.20 mol·L－1×10＝0.02 mol，即剩余I2物質的量＝0.02 mol，從而得出與二氧化硫反應的碘單質物質的量＝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標準液已部分氧化變質，滴定過程中消耗的硫代硫酸鈉溶液體積增大，測定剩余碘單質物質的量增大，則與二氧化硫反應的碘單質減少，反應的水的物質的量減小，計算得到水的含量偏低。答案為：偏低。