题目内容
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8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，MnO4-被还原为Mn2+，SO2被氧化为SO42-．
现有药品：0.1mol/L的酸性KMnO4溶液、颗粒吸附剂、品红试纸、pH试纸．完成下列各题：
（1）配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO4溶液需用的仪器有 、 、玻璃棒、胶头滴管、烧杯等，玻璃棒的作用是引流和 ．
（2）在测定SO2和可吸入颗粒时，首先应测定 ，原因是 ．
（3）写出SO2与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式： ．若气体的流速为a cm3/min，当t min时，200mL 0.1mol/L的酸性溶液恰好褪色，则空气中SO2的含量为 （g/cm3）．
（4）若要测定空气中可吸入颗粒的含量，需要测出的数据有 ．
（5）空气中SO2的含量还可用检测管测定，其原理是：指示剂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 ．
已知：SO2气体与酸性KMnO4溶液反应时，MnO4-被还原为Mn2+，SO2被氧化为SO42-．
现有药品：0.1mol/L的酸性KMnO4溶液、颗粒吸附剂、品红试纸、pH试纸．完成下列各题：
（1）配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO4溶液需用的仪器有
（2）在测定SO2和可吸入颗粒时，首先应测定
（3）写出SO2与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式：
（4）若要测定空气中可吸入颗粒的含量，需要测出的数据有
（5）空气中SO2的含量还可用检测管测定，其原理是：指示剂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
考点：探究物质的组成或测量物质的含量,溶液的配制
专题：实验设计题
分析：（1）根据配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO4溶液的步骤判断需要仪器；根据玻璃棒在配制过程中的作用解答；
（2）根据空气中的固体尘粒容易被溶液吸收进行判断；
（3）二氧化硫具有还原性，容易被酸性高锰酸钾溶液氧化成硫酸根离子，据此写出反应的离子方程式；根据反应方程式及空气流速、高锰酸钾溶液浓度计算出空气中二氧化硫的含量；
（4）要测定空气中可吸入颗粒的含量，需要测定吸收前和吸收后固体吸附剂质量和盛放仪器的质量；
（5）根据反应原理应该便于操作、反应过程中出现明显的反应现象进行解答．
（2）根据空气中的固体尘粒容易被溶液吸收进行判断；
（3）二氧化硫具有还原性，容易被酸性高锰酸钾溶液氧化成硫酸根离子，据此写出反应的离子方程式；根据反应方程式及空气流速、高锰酸钾溶液浓度计算出空气中二氧化硫的含量；
（4）要测定空气中可吸入颗粒的含量，需要测定吸收前和吸收后固体吸附剂质量和盛放仪器的质量；
（5）根据反应原理应该便于操作、反应过程中出现明显的反应现象进行解答．
解答：
（1）配制200mL0.1mol?L-1酸性KMnO4溶液，由于实验室没有200mL容量瓶，应用250mL容量瓶配制，需用托盘天平称量高锰酸钾固体，在烧杯中加水溶解并用玻璃棒搅拌，冷却后用玻璃棒转移至容量瓶中，玻璃棒的作用是引流，加水至溶液离刻度线1～2cm时改用胶头滴管滴加至刻度线，还缺少的仪器为：托盘天平、250mL容量瓶；玻璃棒在溶解高锰酸钾溶液固体时起到搅拌、加速溶解的作用，在转移溶液时用玻璃棒引流，
故答案为：托盘天平；250mL容量瓶；搅拌；
（2）在测定SO2和可吸入颗粒时，由于空气中的固体尘粒容易被其它溶液吸收，所以首先应测定可吸入颗粒，
故答案为：可吸入颗粒；空气中的固体尘粒容易被其它溶液吸收；
（3）SO2具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成SO42-和Mn2+离子，反应的离子方程式为：5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+；
高锰酸钾的物质的量为：0.2L×0.1moL/L=0.02moL，当t min时，通过空气的体积为：at mL，
根据反应方程式5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+可知，at ml空气中含有SO2的物质的量为
×0.02mol=0.05mol，
二氧化硫的质量为：0.05mol×64g/moL=3.2g，
所以空气中SO2的含量为：
g/cm3，
故答案为：5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+；
；
（4）棉花具有吸附性，可吸收气流中的颗粒，防止可吸入颗粒堵塞导气管或进入酸性高锰酸钾溶液中，使测量质量不准，若要测定空气中可吸入颗粒的含量（g/L），还需要测出的数据是吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量，
故答案为：吸收前和吸收后固体吸附剂质量和盛放仪器的质量；
（5）反应①中，反应前后溶液的颜色变化明显，而反应②中，反应前后没有明显现象，所以设计检气管的原理应该选反应①，
故答案为：①；该反应前后溶液的颜色变化，能指示终点；
故答案为：托盘天平；250mL容量瓶；搅拌；
（2）在测定SO2和可吸入颗粒时，由于空气中的固体尘粒容易被其它溶液吸收，所以首先应测定可吸入颗粒，
故答案为：可吸入颗粒；空气中的固体尘粒容易被其它溶液吸收；
（3）SO2具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成SO42-和Mn2+离子，反应的离子方程式为：5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+；
高锰酸钾的物质的量为：0.2L×0.1moL/L=0.02moL，当t min时，通过空气的体积为：at mL，
根据反应方程式5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+可知，at ml空气中含有SO2的物质的量为
| 5 |
| 2 |
二氧化硫的质量为：0.05mol×64g/moL=3.2g，
所以空气中SO2的含量为：
| 3.2 |
| at |
故答案为：5SO2+2MnO4-+2H2O═5SO42-+2Mn2++4H+；
| 3.2 |
| at |
（4）棉花具有吸附性，可吸收气流中的颗粒，防止可吸入颗粒堵塞导气管或进入酸性高锰酸钾溶液中，使测量质量不准，若要测定空气中可吸入颗粒的含量（g/L），还需要测出的数据是吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量，
故答案为：吸收前和吸收后固体吸附剂质量和盛放仪器的质量；
（5）反应①中，反应前后溶液的颜色变化明显，而反应②中，反应前后没有明显现象，所以设计检气管的原理应该选反应①，
故答案为：①；该反应前后溶液的颜色变化，能指示终点；
点评：本题考查了探究空气中二氧化碳含量的方法、配制一定物质的量浓度的溶液，题目难度中等，注意掌握探究物质组成或测量物质含量的方法，明确配制一定浓度的溶液方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．
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