Question

碳、硫的含量影响钢铁性能。某兴趣小组用如下流程对钢样进行探究。

(1)钢样中硫元素以FeS形式存在，FeS在足量氧气中灼烧，生成的固体产物中Fe、O两种元素的质量比为21：8，则该固体产物的化学式为_____________。

(2)检验钢样灼烧生成气体中的CO₂，需要的试剂是____________ (填字母）。

a.酸性KMnO₄溶液   b.澄清石灰水   c.饱和小苏打溶液       d.浓H₂SO₄

(3)取10.00 g钢样在足量氧气中充分灼烧，将生成的气体用足量1％的H₂O₂溶液充分吸收，再用0.1000 mol·L^-1NaOH溶液滴定吸收液至终点，消耗NaOH溶液20.00mL；另取10.00g钢样在足量氧气中充分灼烧，将生成的气体通过盛有足量碱石灰的U型管（如下图），碱石灰增重0.614 g。

①用l%H₂O₂溶液吸收SO₂，发生反应的离子方程式为___________________。

②分别计算该钢样中硫、碳元素的质量分数（写出计算过程）。

③实验测得的碳元素质量分数比真实值偏高，其可能的原因是______________(填字母)

a.U型管中生成的亚硫酸盐吸收了O₂

b.碱石灰吸收了空气中的CO₂

c.气体通过碱石灰的流速过快，末被充分吸收

Answer

Fe3O4 ab H2O2+SO2═2H++SO42- n(S)= n(SO2)=n(NaOH)

=1/2×0.02000L×0.1000mol·L-1=1.000×10-3mol

w(S)= ×100%=0.32%

m(CO2)=0.614- m(SO2)=0.550g

n(C)= n(CO2) ==0.0125mol

w(C)= ×100%=1.5%

ab

【解析】

(1) 生成的固体产物中Fe、O两种元素的质量比为21：8，则Fe、O两种元素的物质的量之比为：=，则该固体产物的化学式为Fe3O4，故答案为Fe3O4；

(2)钢样灼烧生成气体中含有CO2和SO2，二氧化硫也能够使澄清石灰水变浑浊，因此需要用酸性KMnO4溶液反应除去二氧化硫后再用澄清石灰水检验，故答案为ab；

(3)①用l%H2O2溶液吸收SO2，将二氧化硫氧化生成硫酸，反应的离子方程式为H2O2+SO2═2H++SO42-，故答案为H2O2+SO2═2H++SO42-；

②n(S)= n(SO2)=n(NaOH)=1/2×0.02000L×0.1000mol·L-1=1.000×10-3mol ，w(S)= ×100%=0.32% ，m(CO2)=0.614- m(SO2)=0.550g ，n(C)= n(CO2) ==0.0125mol ，w(C)= ×100%=1.5% ，故答案为1.5%；

③a.U型管中生成的亚硫酸盐吸收了O2，导致碱石灰增重偏大，测得的二氧化碳偏大，碳元素质量分数比真实值偏高，正确；b.碱石灰吸收了空气中的CO2，导致碱石灰增重偏大，测得的二氧化碳偏大，碳元素质量分数比真实值偏高，正确；c.气体通过碱石灰的流速过快，末被充分吸收，导致碱石灰增重偏小，测得的二氧化碳偏小，碳元素质量分数比真实值偏低，错误；故选ab。