Question

某实验兴趣小组拟选用如图装置测定SO₂转化为SO₃的转化率．各装置可重复使用．

（1）制备SO₂时选用的是甲装置而不是乙装置的原因除了考虑要将生成的气体排出外，还考虑的原因是

 

（只要求答一种）；此时装置中发生反应的化学方程式为

 

．
（2）请选择必要的装置，按气流方向连接顺序是：甲中出来的气体→

 

．（填写相应的字母序号，装置可不完全选用，也可重复选用）
（3）根据实验装置进行实验，实验步骤如下：
①

 

；
②装入药品；
③

 

；
④滴入浓硫酸；
⑤实验中，当V₂O₅表面红热时，应将酒精灯移开一会儿再加热，这样做的原因是

 

；
⑥实验结束后，称量相应装置的质量变化（m₁为浓硫酸吸收SO₃的质量增重，m₂为生石灰吸收SO₂的质量增重）．
（4）利用（3）所得的相关数据，计算出SO₂的转化率

 

．

Answer 1

分析：（1）据装置特点对比得出甲装置的优点，亚硫酸钠可以和浓硫酸反应生成二氧化硫；
（2）可以用浓硫酸来干燥二氧化硫气体；SO₃的熔点是16，8℃，较低，可以用冰水来获得三氧化硫，可以用碱石灰或者氢氧化钠溶液进行尾气处理；
（3）根据实验目的结合试验装置选择合适的实验步骤；
（4）二氧化硫的转化率=

二氧化硫的变化量

二氧化硫的初始总量

×100%，根据硫元素守恒结合三氧化硫的量确定二氧化硫的变化量．

解答：解：（1）据装置特点对比得出甲装置的优点：甲装置可以将二氧化硫和氧气充分混合并且采用弯导管可以便于浓硫酸顺利滴下，亚硫酸钠可以和浓硫酸反应生成二氧化硫，即Na₂SO₃（s）+H₂SO₄（浓）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：甲装置可以将二氧化硫和氧气充分混合（采用弯导管可以便于浓硫酸顺利滴下）；Na₂SO₃（s）+H₂SO₄（浓）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）可以用浓硫酸来干燥二氧化硫气体；SO₃的熔点是16.8℃，较低，可以用生石灰来获得三氧化硫，可以用碱石灰或者氢氧化钠溶液进行尾气处理，二氧化硫在转化为三氧化硫之前要进行干燥，故答案为：f、e→a、b（或b、a）→f、e→c、d；
（3）根据实验目的结合试验装置，首先要进行装置气密性的检查，然后装药品，并加入催化剂，最用加入浓硫酸，反应开始发生，根据二氧化硫转化为三氧化硫的反应：2SO₂+O?2SO₃，△H＜0，可知道，温度过高不利于二氧化硫的转化，且催化剂的活性受到温度的限制，
故答案为：检查装置的气密性；加热催化剂；温度过高不利于二氧化硫的生成且影响催化剂的催化活性；
（4）二氧化硫的转化率=

二氧化硫的变化量

二氧化硫的初始总量

×100%，m₁为浓硫酸吸收SO₃的质量增重，当生成m₁的三氧化硫时，消耗的二氧化硫的质量是0.8m₁，m₂为生石灰吸收SO₂的质量增重，即剩余的二氧化硫的质量，所以二氧化硫的转化率=

0.8m1

0.8m1+m2

×100%，
故答案为：

0.8m1

0.8m1+m2

×100%．

点评：本题是一道实验方案设计题目，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．