19.(12分)各地电视台的天气预报中都要预报城市的空气质量。预报中一般将城市空气中的SO2含量和可吸入颗粒的含量(可用g/cm3表示)分为八个等级。目前测定空气中SO2含量时主要用一些氧化还原反应。
已知:SO2气体与酸性KMnO4溶液反应时,MnO被还原为Mn2+,SO2被氧化为SO。现有药品:KMnO4固体、颗粒吸附剂、品红试纸、pH试纸、1
mol/L的稀硫酸、蒸馏水等。
问题 你怎样测定空气中SO2的含量和可吸入颗粒的含量?
猜想 取一定体积(一定质量)的空气样品,然后让其通过酸性高锰酸钾溶液,根据MnO(紫红色)→Mn2+(无色)颜色变化,确定SO2的含量;同样让样品通过固体吸附剂,来测定可吸入颗粒的含量。首先配制酸性高锰酸钾溶液,称量吸附剂和盛放吸附剂仪器的总质量。
设计和实施方案
(1)配制200 mL 0.1 mol/L的酸性KMnO4溶液需用的仪器有________________、________________、玻璃棒、胶头滴管、烧杯等,玻璃棒的作用是搅拌和________,注意在向容量瓶中加蒸馏水之前应加入________________。
(2)SO2与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为__________________________________。若气体的流速为a cm3/min,当t min时,200 mL 0.1 mol/L的酸性溶液恰好褪色,则空气中SO2的含量为________g/cm3。
(3)空气中可吸入颗粒一般用固体吸附剂吸附,若要测定其含量,需要测出的数据有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)空气中SO2的含量还可用检测管测定,其原理是:SO2与试剂KIO3发生作用,可能发生的反应(未配平)有:①KIO3+SO2+H2O―→I2+H2SO4+KHSO4;②KIO3+SO2+H2O―→KI+H2SO4。设计检气管的原理是按照上述两个化学方程式中的方程式________(填“①”或“②”)设计的,理由是__________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)配制酸性KMnO4(aq),要向溶液中加入一定量的稀硫酸。
(2)V(空气总)=at cm3,m(SO2)=0.2 L×0.1
mol/L××64 g/mol=3.2 g⇒SO2的含量为:
g/cm3。
(3)吸收前后固体吸附剂和盛放吸附剂仪器的总质量。
[答案] 设计和实验方案
(1)200
mL容量瓶 托盘天平(带砝码) 引流 5
mL的1 mol/L的稀硫酸(5 mL不是确定数)
(2)5SO2+2MnO+2H2O===2Mn2++5SO+4H+
(3)吸收前后固体吸附剂和盛放吸附剂仪器(如干燥管)的总质量
(4)① 该反应前后溶液的颜色发生变化,能指示终点