Question

17．實(shí)驗(yàn)室制取SO₂的反應(yīng)原理為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．請(qǐng)用下列裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，以測(cè)定SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的轉(zhuǎn)化率（已知SO₃，熔點(diǎn)16.8℃，沸點(diǎn)44.8℃）．

（1）這些裝置的連接順序（按氣體從左到右的方向）是：a→h→i→b→c→f→g→d（填各接口的編號(hào)）．
（2）從乙處均勻通入O₂，為使SO₂有較高的轉(zhuǎn)化率，實(shí)驗(yàn)時(shí)Ⅰ處滴入濃硫酸與Ⅱ處加熱催化劑的先后順序是先加熱V₂O₅，后緩緩滴入濃硫酸．
（3）寫出Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2SO₂+O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃．
（4）在Ⅰ處用大火加熱燒瓶時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率會(huì)減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“不變”或“減小”），Ⅳ處觀察到的現(xiàn)象是有無(wú)色（或白色）晶體（或固體）生成．
（5）用n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，繼續(xù)通入O₂一段時(shí)間后，稱得Ⅲ處增重m g，則本實(shí)驗(yàn)中SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{64n-m}{64n}$×100%．

Answer 1

分析 （1）因從溶液中反應(yīng)生成氣體中混有水蒸氣，所以產(chǎn)生的氣體首先經(jīng)過干燥裝置Ⅲ，然后再進(jìn)行二氧化硫氣體的催化氧化即經(jīng)過裝置Ⅱ，然后是收集S0₃，S0₃的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃，所以選擇裝置Ⅳ進(jìn)行冷卻，使三氧化硫與二氧化硫分離，最后在Ⅴ中吸收未反應(yīng)的SO₂，依據(jù)各裝置作用排序：裝置Ⅰ為氣體發(fā)生裝置，裝置Ⅱ?yàn)槎�氧化硫催化氧化裝置，裝置Ⅲ為尾氣吸收裝置，裝置Ⅳ為收集裝置，裝置Ⅴ干燥裝置；
（2）反應(yīng)在加熱條件下進(jìn)行，為保證充分反應(yīng)，應(yīng)先加熱；
（3）Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)二氧化硫的催化氧化生成三氧化硫；
（4）大火加熱，生成二氧化硫較快，不能充分反應(yīng)；生成三氧化硫，經(jīng)冷卻可得到晶體；
（5）二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{二氧化硫變化量}{二氧化硫起始量}$×100%，根據(jù)硫元素守恒結(jié)合三氧化硫的量確定二氧化硫的變化量．

解答 解：（1）因從溶液中反應(yīng)生成氣體中混有水蒸氣，所以產(chǎn)生的氣體首先經(jīng)過干燥裝置Ⅲ，然后再進(jìn)行二氧化硫氣體的催化氧化即經(jīng)過裝置Ⅱ，然后是收集S0₃，S0₃的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃，所以選擇裝置Ⅳ進(jìn)行冷卻，使三氧化硫與二氧化硫分離，最后在Ⅴ中吸收未反應(yīng)的SO₂，要制備二氧化硫并檢驗(yàn)二氧化硫的性質(zhì)、收集二氧化硫，依次用到的裝置為：Ⅰ氣體發(fā)生裝置，Ⅴ干燥裝置，Ⅱ?yàn)槎�氧化硫催化氧化裝置，Ⅳ收集裝置，Ⅲ尾氣吸收裝置，所以正確的順序?yàn)椋篴 h i b c f g d；
故答案為：a h i b c f g d；
（2）為保證產(chǎn)生的二氧化硫盡可能多的轉(zhuǎn)化為三氧化硫，應(yīng)先加熱V₂O₅，后緩緩滴入濃硫酸，
故答案為：先加熱V₂O₅，后緩緩滴入濃硫酸；
（3）Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2SO₂+O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃，故答案為：2SO₂+O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃；
（4）大火加熱，生成二氧化硫較快，不能充分反應(yīng)，則轉(zhuǎn)化率減小，裝置IV處是用來冷卻三氧化硫氣體，使之變成液態(tài)或固態(tài)，從而收集得到三氧化硫，所以可以在Ⅳ處看到有無(wú)色（或白色）晶體（或固體）生成，
故答案為：減��；有無(wú)色（或白色）晶體（或固體）生成；
（5）n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應(yīng)生成nmol二氧化硫，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，Ⅲ處增重的部分為未反應(yīng)的二氧化硫，則轉(zhuǎn)化了的二氧化硫的質(zhì)量為：64n-m，所以實(shí)驗(yàn)中SO₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{64n-m}{64n}$×100%，
故答案為：$\frac{64n-m}{64n}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的性質(zhì)探究以及轉(zhuǎn)化率的測(cè)定，把握實(shí)驗(yàn)的原理、物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．