Question

砂质土壤分析中常用KarlFischer法是测定其中微量水含量，该方法原理是I₂和SO₂反应定量消耗水(假设土壤中其他成分不参加反应)，据此回答下列问题：

(1)写出该反应的化学反应方程式：________________________。

步骤①：消耗反应样品中的水

下图是某同学在实验室模拟KarlFischer法的实验装置图：

(2)装置连接的顺序为a__________(填接口字母顺序)；M仪器的名称为__________，其在实验过程中的作用是__________________________。

(3)操作步骤①：连接装置并检查装置气密性，装入药品，_________________；关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞；反应结束后，关闭分液漏斗活塞，继续通入N₂，取下D装置；步骤②：测定剩余的碘时，向反应后的D装置加入蒸馏水，过滤，充分洗涤滤渣，并合并洗涤液和滤液，将其配成250.00mL溶液，取25.00mL用0.20mol·L^－1Na₂S₂O₃标准液滴定剩余的碘单质，已知反应如下：2S₂O＋I₂=S₄O＋2I^－。

(4)Na₂S₂O₃标准液应装在________(填“酸式”“碱式”)滴定管中；上述操作中，合并洗涤液和滤液的目的是________________________________。

(5)滴定实验重复四次得到数据如下：

实验	1	2	3	4
消耗的标准液的体积/mL	18.37	20.05	19.95	20.00

①若实验开始时，向D装置中加入10.00g土壤样品和10.16gI₂(已知I₂过量)，则样品土壤中水的含量为________%(计算结果保留小数点后一位)。

②若Na₂S₂O₃标准液已部分氧化变质，则水含量测定结果将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

Answer

SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI d→e→i→h→g→f→b→(c) 长颈漏斗 平衡内外气压，防止压强过大 打开弹簧夹，通入氮气 碱式 使所剩余的碘单质均进入滤液，测量结果更准确 7.2 偏低

【解析】

(1) I2、SO2、H2O发生反应，生成HI和H2SO4，化学反应方程式为SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI；

(2)装置A是制备二氧化硫气体，装置B中的碱石灰可以吸收尾气，并防止外界水蒸气加入装置，应该在整套装置的最后，D装置应该为二氧化硫与样品反应的装置，进入该装置的二氧化硫需要用浓硫酸(E)干燥，C装置为安全瓶，因此装置的连接顺序为ACEDB，接口顺序为d→e→i→h→g→f→b→(c)；根据图示，M为长颈漏斗，在实验过程中，可以起到平衡内外气压，防止压强过大的作用。答案为：d→e→i→h→g→f→b→(c)；长颈漏斗；平衡内外气压，防止压强过大；

(3)为了精准测定样品中的水含量，实验前，需通N2以排尽装置内的空气，所以需打开弹簧夹，通入氮气。答案为：打开弹簧夹，通入氮气；

(4)Na2S2O3水解显碱性，标准液应装在碱式滴定管中；因为洗涤液中也溶有一定量的碘，所以合并洗涤液和滤液的目的是使所剩余的碘单质均进入滤液，测量结果更准确。答案为：碱式；使所剩余的碘单质均进入滤液，测量结果更准确；

(5)①实验开始时，向D装置中加入10.00 g土壤样品和10.16 g I2(已知I2过量)，n(I2)＝＝0.04 mol，向反应后的D装置加入蒸馏水，过滤，充分洗涤，并合并洗涤液和滤液，将其配成250.00 mL溶液，取25.00 mL 用0.20 mol·L－1 Na2S2O3标准液滴定剩余碘单质，根据实验数据可知，实验①的误差较大，删除该数值，②③④实验消耗Na2S2O3溶液的平均值＝mL＝20.00 mL，根据2S2O32-＋I2=S4O62-＋2I－，消耗碘单质物质的量＝n(Na2S2O3)××＝×0.020 0 L×0.20 mol·L－1×10＝0.02 mol，即剩余I2物质的量＝0.02 mol，从而得出与二氧化硫反应的碘单质物质的量＝0.04 mol－0.02 mol＝0.02 mol，消耗水为0.04 mol，土壤样品中水的含量＝×100%＝7.2%。答案为：7.2；

②若Na2S2O3标准液已部分氧化变质，滴定过程中消耗的硫代硫酸钠溶液体积增大，测定剩余碘单质物质的量增大，则与二氧化硫反应的碘单质减少，反应的水的物质的量减小，计算得到水的含量偏低。答案为：偏低。