Question

2．某实验小组同学采用下列装置模拟硫酸工业的接触室，制备SO₃并测定实验条件下SO₂的转化率．

（1）实验过程中，当V₂O₅表面红热后，应将酒精灯移开一段时间后再继续加热，其原因是该反应放热，如果持续加热则温度过高会影响催化剂的活性，影响反应速率；温度过高会使平衡向逆反应方向移动不利于SO₃的生成．
（2）结束实验时应先停止通入SO₂，并继续通入一段时间O₂．
（3）为了除去SO₂气体中混有的少量SO₃，还可以让混合气体通过饱和亚硫酸氢钠溶液（除了图示方法）．为了检验SO₂气体中是否混有少量SO₃，可以让混合气体通过氯化钡溶液；若有白色沉淀现象出现，说明SO₂气体中混有SO₃．
（4）为了测定该条件下SO₂的转化率，若B中U型管内收集到的物质的质量为m g，还需要测定的实验数据是C瓶溶液增重的质量C瓶溶液增重的质量．实际测得SO₂的转化率比理论值小，其主要原因有A、D．
A、装置C中亚硫酸盐被氧化              B、SO₂通入速度太快，未被充分吸收
C、有SO₂残留在A、B装置中             D、SO₃挥发，被装置C吸收．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫转化为三氧化硫的反应为放热反应，结合温度对催化剂活性的影响分析；
（2）实验结束时，要把未反应的二氧化硫全部排入C中；
（3）根据SO₃与亚硫酸氢钠溶液反应生成SO₂来分析除杂试剂，利用SO₃与氯化钡反应产生白色沉淀而SO₂不与氯化钡反应来检验SO₂气体中是否混有少量SO₃；
（4）U型管内收集到的物质为三氧化硫，还需要知道剩余的二氧化硫的质量；SO₂的转化率=$\frac{参加反应的二氧化硫质量}{参加反应的二氧化硫的质量+剩余的二氧化硫的质量}$，根据该公式中数据的变化分析．

解答 解：（1）由二氧化硫转化为三氧化硫的反应：2SO₂+O?2SO₃，△H＜0，可知道该反应放热，如果持续加热则温度过高会影响催化剂的活性，影响反应速率；温度过高会使平衡向逆反应方向移动不利于SO₃的生成，
故答案为：该反应放热，如果持续加热则温度过高会影响催化剂的活性，影响反应速率；温度过高会使平衡向逆反应方向移动不利于SO₃的生成；
（2）实验结束时，要把未反应的二氧化硫全部排入C中，则应该先停止通二氧化硫，再通一段时间的氧气把二氧化硫全部排入C中，
故答案为：通入二氧化硫；通入一段时间的氧气；
（3）饱和NaHSO₃溶液与SO₃、水反应，除去SO₃气体，同时生成SO₂气体，不引入新杂质，且饱和NaHSO₃溶液还可以降低SO₂气体的溶解度，则除杂试剂为饱和NaHSO₃溶液；SO₃与氯化钡反应产生白色沉淀而SO₂不与氯化钡反应，SO₃+H₂O+BaCl₂ =BaSO₄↓+2HCl，所以检验SO₂气体中是否混有少量SO₃，可以让混合气体通过氯化钡溶液，若有白色沉淀出现，说明SO₂气体中混有SO₃，
故答案为：饱和亚硫酸氢钠；氯化钡；白色沉淀；
（4）U型管内收集到的物质为三氧化硫，要计算二氧化硫的转化率，还需要知道剩余的二氧化硫的质量，即C瓶溶液增加的质量；
SO₂的转化率=$\frac{参加反应的二氧化硫质量}{参加反应的二氧化硫的质量+剩余的二氧化硫的质量}$，根据该公式中数据的变化分析：
A、装置C中亚硫酸盐被氧化，则C瓶溶液增加的质量偏大，即剩余的二氧化硫的质量偏大，所以SO₂的转化率偏小，故A选；
B、SO₂通入速度太快，未被充分吸收，则C瓶溶液增加的质量偏小，即剩余的二氧化硫的质量偏小，所以SO₂的转化率偏大，故B不选；
C、有SO₂残留在A、B装置中，则C瓶溶液增加的质量偏小，即剩余的二氧化硫的质量偏小，所以SO₂的转化率偏大，故C不选；
D、SO₃挥发，被装置C吸收，则C瓶溶液增加的质量偏大，即剩余的二氧化硫的质量偏大，所以SO₂的转化率偏小，故D选；
故答案为：C瓶溶液增加的质量；AD．

点评 本题考查了二氧化硫转化为三氧化硫的实验方案设计，侧重于实验装置综合性考查，注意把握误差分析的方法，题目难度中等．