Question

6．實(shí)驗(yàn)室中，用如圖1所示裝置及所給藥品（圖中部分夾持儀器已略去）探究工業(yè)制硫酸接觸室中的反應(yīng)，并測(cè)定此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．已知SO₃熔點(diǎn)為16.8℃，假設(shè)氣體進(jìn)入裝置時(shí)分別被完全吸收，且忽略裝置內(nèi)空氣中的CO₂．

（1）請(qǐng)寫出發(fā)生裝置制SO₂化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模��?qǐng)從圖2中選擇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處合適的裝置，將其序號(hào)填入空格中：裝置ⅠB，裝置ⅡA，裝置ⅢD．
（3）開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性．
（4）加熱硬質(zhì)玻璃管時(shí)，若不斷升高溫度，SO₂的轉(zhuǎn)化率會(huì)減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“不變”或“減小”）．
（5）停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，操作方法是繼續(xù)通入氧氣一段時(shí)間．
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若裝置Ⅱ增加的質(zhì)量為b g，裝置Ⅲ增加的質(zhì)量為a g，則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是$\frac{4b}{4b+5a}$×100%（用含字母的代數(shù)表示）．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)室利用濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、二氧化硫和水，據(jù)此可寫出反應(yīng)方程式；
（2）可以用濃硫酸來(lái)干燥二氧化硫氣體；SO₃的熔點(diǎn)是16，8℃，較低，可以用冰水來(lái)獲得三氧化硫，Ⅲ中為吸水和尾氣處理；
（3）氣體的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中需要檢查裝置的氣密性；
（4）根據(jù)（1）中的熱化學(xué)方程式，升溫平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行判斷；
（5）為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，用氧氣把裝置中的二氧化硫和三氧化硫趕到A裝置中吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收；
（6）依據(jù)硫元素守恒計(jì)算得到反應(yīng)生成的三氧化硫物質(zhì)的量，和剩余二氧化硫被氫氧化鈉吸收的物質(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算得到．

解答 解：（1）利用濃硫酸和亞硫酸鈉固體反應(yīng)制備二氧化硫反應(yīng)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑，故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；
（2）Ⅰ裝置必須要對(duì)二氧化硫進(jìn)行干燥，可以用濃硫酸來(lái)干燥二氧化硫氣體；SO₃的熔點(diǎn)是16，8℃，可以用冰水來(lái)獲得三氧化硫；未反應(yīng)掉的二氧化硫?qū)�空氣�?huì)產(chǎn)生污染，Ⅲ中應(yīng)該加氫氧化鈉溶液尾氣處理裝置，故答案為：B；A；D；
（3）實(shí)驗(yàn)前，必須進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性；
（4）根據(jù)（1）中的熱化學(xué)方程式，升溫平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以SO₂的轉(zhuǎn)化率會(huì)減小，故答案為：減�。�
（5）為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，用氧氣把裝置中的二氧化硫和三氧化硫趕到A裝置中吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收，
故答案為：繼續(xù)通入氧氣一段時(shí)間；
（6）已知Ⅱ增加的質(zhì)量為b g即三氧化硫的質(zhì)量，因此，反應(yīng)生成三氧化硫的二氧化硫物質(zhì)的量=$\frac{bg}{80g/mol}$；裝置Ⅲ增加的質(zhì)量為a g即被氫氧化鈉吸收的剩余二氧化硫物質(zhì)的質(zhì)量，因此，剩余的二氧化硫物質(zhì)的量=$\frac{ag}{64g/mol}$；所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{\frac{80}}{\frac{80}+\frac{a}{60}}$×100%=$\frac{4b}{4b+5a}$×100%，故答案為：$\frac{4b}{4b+5a}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查二氧化硫的性質(zhì)、化學(xué)平衡的影響因素、計(jì)算以及化學(xué)方程式的書寫等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，題目難度較大，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，側(cè)重實(shí)驗(yàn)及計(jì)算能力的考查．