Question

11．实验室制取SO₂的反应原理为：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．请用下列装置设计一个实验，以测定SO₂转化为SO₃的转化率：

（1）这些装置的连接顺序（按气体左右的方向）是a→h→i→b→
c→f→g→d（填各接口的编号）．
（2）实验时甲仪器橡胶支管的作用与原理是使浓硫酸能顺利地滴入烧瓶中；维持烧瓶内压强与分液漏斗上方压强相等．
（3）从乙处均匀通入O₂，为使SO₂有较高的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是先加热V₂O₅，后缓缓滴入浓硫酸．
（4）Ⅳ处观察到的现象是有无色（或白色）晶体（或固体）生成．
（5）在Ⅰ处用大火加热烧瓶时，SO₂的转化率会减小（填“增大”“不变”或“减小”）．
（6）用n mol Na₂SO₃粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O₂一段时间后，称得Ⅲ处增重m g，则本实验中SO₂的转化率为$\frac{64n-m}{64n}$×100%．

Answer 1

分析 （1）因从溶液中反应生成气体中混有水蒸气，所以产生的气体首先经过干燥装置Ⅲ，然后再进行二氧化硫气体的催化氧化即经过装置Ⅱ，然后是收集S0₃，S0₃的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃，所以选择装置Ⅳ进行冷却，使三氧化硫与二氧化硫分离，最后在Ⅴ中吸收未反应的SO₂，依据各装置作用排序：装置Ⅰ为气体发生装置，装置Ⅱ为二氧化硫催化氧化装置，装置Ⅲ为尾气吸收装置，装置Ⅳ为收集装置，装置Ⅴ干燥装置；
（2）甲仪器中橡皮管将分液漏斗与圆底烧瓶相连，使二者压强相等，有利于浓硫酸顺利滴入到烧瓶中；
（3）反应在加热条件下进行，为保证充分反应，应先加热；
（4）生成三氧化硫，经冷却可得到晶体；
（5）大火加热，生成二氧化硫较快，不能充分反应；
（6）二氧化硫的转化率=$\frac{二氧化硫变化量}{二氧化硫起始量}$×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）因从溶液中反应生成气体中混有水蒸气，所以产生的气体首先经过干燥装置Ⅲ，然后再进行二氧化硫气体的催化氧化即经过装置Ⅱ，然后是收集S0₃，S0₃的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃，所以选择装置Ⅳ进行冷却，使三氧化硫与二氧化硫分离，最后在Ⅴ中吸收未反应的SO₂，要制备二氧化硫并检验二氧化硫的性质、收集二氧化硫，依次用到的装置为：Ⅰ气体发生装置，Ⅴ干燥装置，Ⅱ为二氧化硫催化氧化装置，Ⅳ收集装置，Ⅲ尾气吸收装置，所以正确的顺序为：a h i b c f g d；
故答案为：a h i b c f g d；
（2）甲仪器中橡皮管将分液漏斗与圆底烧瓶相连，使二者压强相等，有利于浓硫酸顺利滴入到烧瓶中；
故答案为：使浓硫酸能顺利地滴入烧瓶中；维持烧瓶内压强与分液漏斗上方压强相等；
（3）为保证产生的二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫，应先加热V₂O₅，后缓缓滴入浓硫酸，
故答案为：先加热V₂O₅，后缓缓滴入浓硫酸；
（4）装置IV处是用来冷却三氧化硫气体，使之变成液态或固态，从而收集得到三氧化硫，所以可以在Ⅳ处看到有无色（或白色）晶体（或固体）生成，
故答案为：有无色（或白色）晶体（或固体）生成；
（5）大火加热，生成二氧化硫较快，不能充分反应，则转化率减小，故答案为：减小；
（6）n mol Na₂SO₃粉末与足量浓硫酸反应生成nmol二氧化硫，当反应结束时，Ⅲ处增重的部分为未反应的二氧化硫，则转化了的二氧化硫的质量为：64n-m，所以实验中SO₂的转化率为$\frac{64n-m}{64n}$×100%，
故答案为：$\frac{64n-m}{64n}$×100%．

点评 本题考查物质的性质探究以及转化率的测定，把握实验的原理、物质的性质是解题关键，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，题目难度中等．