《2026年新高考5年真题化学河北专版》

4. [2024·山东卷，19T，12分]
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所示（夹持装置略）。

实验过程如下：
①加样，将a mg样品加入管式炉内瓷舟中（瓷舟两端带有气孔且有盖），聚四氟乙烯活塞滴定管G内预装$c({KIO_{3}}):c({KI})$略小于1:5的${KIO_{3}}$碱性标准溶液，吸收管F内盛有盐酸酸化的淀粉水溶液。向F内滴入适量${KIO_{3}}$碱性标准溶液，发生反应：${KIO_{3} + 5KI + 6HCl\xlongequal{}3I_{2} + 6KCl + 3H_{2}O}$，使溶液显浅蓝色。
②燃烧：按一定流速通入${O_{2}}$，一段时间后，加热并使样品燃烧。
③滴定：当F内溶液浅蓝色消退时（发生反应：${SO_{2} + I_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{}H_{2}SO_{4} + 2HI}$），立即用${KIO_{3}}$碱性标准溶液滴定至浅蓝色复现。随${SO_{2}}$不断进入F，滴定过程中溶液颜色“消退-变蓝”不断变换，
回答下列问题：
(1)取20.00mL0.1000mol·L⁻¹${KIO_{3}}$的碱性溶液和一定量的KI固体，配制1000mL${KIO_{3}}$碱性标准溶液，下列仪器必须用到的是AD(填标号)。
A.玻璃棒 B.1000mL锥形瓶
C.500mL容量瓶 D.胶头滴管
(2)装置B和C的作用是充分干燥${O_{2}}$，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（见放大图），目的是防止倒吸。
(3)该滴定实验达终点的现象是当加入最后半滴${KIO_{3}}$碱性标准溶液后,溶液由无色突变为浅蓝色且$30\ s$内不变色；滴定消耗${KIO_{3}}$碱性标准溶液VmL，样品中硫的质量分数是$\dfrac{19.20V}{a}\%$（用代数式表示）。
(4)若装置D中瓷舟未加盖，会因燃烧时产生粉尘而促进${SO_{3}}$的生成，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，可能导致测定结果偏大，原因是通入$ F$的气体温度过高,导致部分${I_{2}}$升华,从而消耗更多的${KIO_{3}}$碱性标准溶液；若滴定过程中，有少量${IO^{-}_{3}}$不经${I_{2}}$直接将${SO_{2}}$氧化成${H_{2}SO_{4}}$，测定结果会不变（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

答案： 4. 参考答案
(1)AD
(2)浓硫酸 防止倒吸
(3)当加入最后半滴${KIO_{3}}$碱性标准溶液后,溶液由无色突变为浅蓝色且$30\ s$内不变色 $\dfrac{19.20V}{a}\%$
(4)催化剂 通入$ F$的气体温度过高,导致部分${I_{2}}$升华,从而消耗更多的${KIO_{3}}$碱性标准溶液 不变
命题意图 本题以利用“燃烧 - 碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量为素材,意在考查考生对实验操作及实验原理的理解和应用,体现了“科学探究与创新意识”化学学科核心素养。
解题思路 由题中信息可知,利用“燃烧 - 碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验中,将氧气经干燥、净化后通入管式炉中将钢铁中硫氧化为${SO_{2}}$,然后将生成的${SO_{2}}$导入碘液中吸收,通过消耗${KIO_{3}}$碱性标准溶液的体积来测定钢铁中硫的含量。
(1)取$20.00\ mL\ 0.100\ 0\ mol· L^{-1}\ {KIO_{3}}$的碱性溶液和一定量的${KI}$固体,配制$1\ 000\ mL\ {KIO_{3}}$碱性标准溶液(稀释了$50$倍后${KIO_{3}}$的浓度为$0.002\ 000\ mol· L^{-1}$),需要用聚四氟乙烯活塞滴定管或移液管量取$20.00\ mL\ 0.100\ 0\ mol· L^{-1}\ {KIO_{3}}$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$1\ 000\ mL$容量瓶配制标准溶液,需要用胶头滴管定容,A、D项均符合题意。
(2)装置$ B$和$ C$的作用是充分干燥${O_{2}}$,装置$ B$中盛装液体干燥剂,浓硫酸具有吸水性,常用于干燥某些气体,因此$ B$中的试剂为浓硫酸。装置$ F$中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子,因为磨砂浮子的密度小于水,若多孔玻璃泡内水面上升,磨砂浮子也随之上升,磨砂浮子可以作为一个磨砂玻璃塞将导气管的出气口堵上,从而防止倒吸。
(3)滴定终点时不会再产生${SO_{2}}$,故加入最后半滴${KIO_{3}}$标准溶液后,溶液由无色为浅蓝色且$30\ s$内不变色。由$ S$元素守恒及${SO_{2} + I_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{}H_{2}SO_{4} + 2HI}$、${KIO_{3} + 5KI + 6HCl\xlongequal{}3I_{2} + 6KCl + 3H_{2}O}$可得关系式${3S\sim 3SO_{2}\sim I_{2}\sim KIO_{3}}$,若滴定消耗${KIO_{3}}$碱性标准溶液$V\ mL$,则$n{(KIO_{3})}=V× 10^{-3}\ L× 0.002\ 000\ mol· L^{-1}=2.000× 10^{-6}V\ mol$,$n{(S)}=3n{(KIO_{3})}=3× 2.000× 10^{-6}V\ mol=6.000× 10^{-6}V\ mol$,样品中硫的质量分数是$\dfrac{6.000× 10^{-6}V\ mol× 32.00\ g· mol^{-1}}{a× 10^{-3}\ g}× 100\%=\dfrac{19.20V}{a}\%$。
(4)由题意可知,燃烧时产生粉尘会促进${SO_{3}}$的生成,故粉尘在该过程中的作用是催化剂。若装置$ E$冷却气体不充分,则通入$ F$的气体温度过高,可能导致部分${I_{2}}$升华,这样就要消耗更多${KIO_{3}}$碱性标准溶液,从而可能导致测定结果偏大。若滴定过程中,有少量${IO^{-}_{3}}$不经${I_{2}}$直接将${SO_{2}}$氧化成${H_{2}SO_{4}}$,从电子转移守恒的角度分析,${IO^{-}_{3}\sim 6e^{-}\sim I^{-}}$,仍能得到关系式${3S\sim 3SO_{2}\sim KIO_{3}}$,测定结果会不变。