Question

10．實(shí)驗(yàn)室用下列裝置探究SO₂的性質(zhì)并測定SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的轉(zhuǎn)化率．已知：SO₃熔點(diǎn)為16.8℃，沸點(diǎn)為44.8℃，且遇水劇列反應(yīng)．

（1）儀器a的名稱是分液漏斗．
（2）裝置A的作用除將氣體充分混合、干燥氣體外，還能通過觀察氣泡以便控制O₂和SO₂的流速．
（3）I和II連接可驗(yàn)證SO₂的性質(zhì)．
①裝置B中現(xiàn)象是溶液由紫色變?yōu)榧t色；裝置C中的現(xiàn)象體現(xiàn)了SO₂的氧化性．
②經(jīng)驗(yàn)證D瓶中的溶液能使品紅試液褪色．請(qǐng)用最簡單的方法檢驗(yàn)D瓶中含有SO₂還是含有氯水：取褪色后的溶液加熱，若溶液變紅，則溶液中含有二氧化硫，否則含有氯水．
（4）I和Ⅲ連接可測定SO₂的轉(zhuǎn)化率．
①當(dāng)停止通入SO₂，熄滅酒精燈后需繼續(xù)通一段時(shí)間的O₂，目的是使殘留在裝置中的SO₂和SO₃被充分吸收．
②有同學(xué)認(rèn)為，裝置G中盛放的溶液可用下列試劑bc代替更環(huán)保（填序號(hào)）．
a．足量BaC1₂溶液b．足量Ba（OH）₂溶液c．足量FeC1₃和BaC1₂的混合液d．足量NaHSO₃溶液
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若裝置F增加的質(zhì)量為mg，裝置G中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為ng，則此條件下，SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}×100%$（用含字母的代數(shù)式表示，不用化簡）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖示可知，儀器a為分液漏斗；
（2）二氧化硫、儀器不溶于濃硫酸，也不與濃硫酸反應(yīng)，在裝置A中會(huì)產(chǎn)生氣泡，根據(jù)產(chǎn)生氣泡速度可以控制O₂和SO₂的流速；
（3）①二氧化硫?yàn)樗嵝匝趸�物，能夠使紫色石蕊試液變紅；裝置C中的氫硫酸與二氧化硫反應(yīng)生成硫單質(zhì)，體現(xiàn)了二氧化硫的氧化性；
②二氧化硫的漂白性是暫時(shí)的，加熱后會(huì)恢復(fù)原色，而氯水的漂白是永久的，據(jù)此設(shè)計(jì)檢驗(yàn)方案；
（4）①二氧化硫和三氧化硫是大氣的污染物，需要用氧氣將裝置中二氧化硫和三氧化硫排出，從而被完全吸收；
②裝置G的作用是吸收二氧化硫，聯(lián)系二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)對(duì)各選項(xiàng)進(jìn)行判斷；
③三氧化硫的熔沸點(diǎn)降低，所以二氧化硫和三氧化硫的混合氣體通過裝置F后，三氧化硫變成固體，即裝置F增加的mg為反應(yīng)后生成的三氧化硫的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算出三氧化硫的物質(zhì)的量，從而得出被氧化的二氧化硫的物質(zhì)的量；
裝置G中二氧化硫與硝酸鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，產(chǎn)生的ng白色沉淀為硫酸鋇，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算出生成硫酸鋇的物質(zhì)的量，根據(jù)S原子守恒可知反應(yīng)后剩余二氧化硫的物質(zhì)的量，然后計(jì)算出二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（1）裝置圖中，充分濃硫酸的儀器a的名稱為分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
（2）裝置A中盛放的是濃硫酸，可以將氣體充分混合、并干燥氣體，另外還可以根據(jù)產(chǎn)生氣泡速度控制通入的氧氣和二氧化硫的流速，通過觀察氣泡以便控制O₂和SO₂的流速，
故答案為：通過觀察氣泡以便控制O₂和SO₂的流速；
（3）①裝置B中盛放的是石蕊試液，二氧化硫溶于水生成弱酸亞硫酸，導(dǎo)致石蕊試液由紫色變?yōu)榧t色；裝置C中盛放的是飽和硫化氫氣體，硫化氫能夠與二氧化硫反應(yīng)生成S單質(zhì)，該反應(yīng)中二氧化硫化合價(jià)降低被還原，表現(xiàn)了氧化性，
故答案為：溶液由紫色變?yōu)榧t色；氧化；
②經(jīng)驗(yàn)證D瓶中的溶液能使品紅試液褪色，二氧化硫的漂白性是暫時(shí)的、不穩(wěn)定的，加熱后會(huì)褪色，而氯氣的漂白利用的是次氯酸的強(qiáng)氧化性，氯水的漂白是永久的，所以檢驗(yàn)D瓶中含有SO₂還是含有氯水的方法為：取褪色后的溶液加熱，若溶液變紅，則溶液中含有二氧化硫，否則含有氯水，
故答案為：取褪色后的溶液加熱，若溶液變紅，則溶液中含有二氧化硫，否則含有氯水；
（4）①使殘留在裝置中的SO₂和SO₃被充分吸收，故答案為：使殘留在裝置中的SO₂和SO₃被充分吸收；
②裝置G的作用是吸收并測定SO₂，避免造成空氣污染，但是反應(yīng)中會(huì)生成有毒的NO，
a．足量BaC1₂溶液：氯化鋇溶液不與二氧化硫反應(yīng)，不能用氯化鋇溶液代替硝酸鋇，故a錯(cuò)誤；
b．足量Ba（OH）₂溶液能夠與二氧化硫反應(yīng)，可以用氫氧化鋇溶液吸收二氧化硫，反應(yīng)中沒有有毒氣體生成，故b正確；
c．鐵離子能夠?qū)⒍�氧化硫氧化成硫酸，硫酸與氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，所以可用足量FeC1₃和BaC1₂的混合液代替硝酸鋇溶液，反應(yīng)中不會(huì)生成有毒氣體，故c正確；
d．足量NaHSO₃溶液：亞硫酸氫鈉溶液不與二氧化硫反應(yīng)，無法代替裝置G，故d錯(cuò)誤；
故答案為：bc；
③由于三氧化硫的熔沸點(diǎn)降低，所以二氧化硫和三氧化硫的混合氣體通過裝置F后，三氧化硫變成固體，即裝置F增加的mg為反應(yīng)后生成的三氧化硫的質(zhì)量，則反應(yīng)生成的三氧化硫的物質(zhì)的量為：$\frac{mg}{80g/mol}$=$\frac{m}{80}$mol，所以反應(yīng)中被氧化的二氧化硫?yàn)?\frac{m}{80}$mol，
裝置G中二氧化硫與硝酸鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，產(chǎn)生的ng白色沉淀為硫酸鋇，生成硫酸鋇的物質(zhì)的量為：$\frac{ng}{233g/mol}$=$\frac{n}{233}$mol，根據(jù)S原子守恒，反應(yīng)后剩余二氧化硫的物質(zhì)的量為$\frac{n}{233}$mol，所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{\frac{m}{80}mol}{\frac{m}{80}mol+\frac{n}{233}mol}$×100%=$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}×100%$，
故答案為：$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}×100%$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確二氧化硫的性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，注意掌握性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的原則，（4）②為難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，需要明確裝置中質(zhì)量變化的含義，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>