Question

11．测定SO₂转化成SO₃的转化率可以用图1装置进行实验，装置中烧瓶内发生的化
学反应方程式为：Na₂SO₃（s）+H₂SO₄（85%）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．
（已知SO₃的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃）

（1）装置中甲管的作用是平衡气压，让硫酸顺利流下．
（2）根据实验需要，应该在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处连接合适的装置，请从上图A～E装置中选择最适合装置并将其序号填放下面的空格中．
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处连接的装置分别是BEAC．
（3）为使SO₂有较高的转化率，实验中加热催化剂与滴加浓硫酸的顺序中，应采取的操作是先加热催化剂再加浓硫酸．
（4）有一小组在实验中发现，SO₂气体产生缓慢，以致后续实验现象不明显，但又不存在气密性问题．请你推测可能的原因．
①原因：Na₂SO₃变质．
②原因：浓硫酸的浓度不够．
（5）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，测得装置Ⅳ增重了m g，则实验中SO₂的转化率为$\frac{64n-m}{64n}×100%$．（用含m、n的代数式填写）
（6）焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化剂之一，焦亚硫酸钠的制取Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅
Na₂S₂O₅溶于水即生成NaHSO₃．检验Na₂S₂O₅晶体在空气中已被氧化的实验方案是取少量Na₂S₂O₅晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成，则证明焦硫酸钠已被氧化．

Answer 1

分析 （1）为使液体顺利流下，则甲装置所起的作用是保持分液漏斗内压强与烧瓶内压强相等；
（2）从除杂、催化氧化、冷却、吸收未反应的SO₂，排除空气中水及二氧化碳的影响来分析；
（3）根据催化剂在一定的温度下催化效果好及反应速率来分析；
（4）SO₂气体产生缓慢，根据发生的化学反应及影响反应速率的因素来分析；
（5）IV增重了mg，为未反应的SO₂的质量，nmolNa₂SO₃粉末与足量浓硫酸反应生成nmolSO₂，以此来计算转化率；
（6）Na₂S₂O₅晶体在空气中易被氧化为Na₂SO₄，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可．

解答 解：（1）由图可知，液体流下时使分液漏斗中压强减小，不利于液体流下，而甲装置能保证分液漏斗和烧瓶内气体压强相等，则甲能使液体顺利流下，
故答案为：平衡气压，让硫酸顺利流下；
（2）因从溶液中反应生成气体中混有水蒸气，则I处应选择B装置来吸收水进行气体的干燥，II中选E进行二氧化硫气体的催化氧化，S0₃的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃，III中选A进行冷却，使三氧化硫与二氧化硫分离，在IV中选择C装置来吸收未反应的SO₂，
故答案为：BEAC；
（3）因催化剂在一定的温度下催化效果好，应先加热催化剂再进行滴加浓硫酸操作，保证生成的二氧化硫尽可能的参与反应，
故答案为：先加热催化剂再滴入浓硫酸；
（4）影响化学反应速率的因素有：浓度、温度等，亚硫酸钠变质会生成硫酸钠，硫酸钠和浓硫酸不反应；亚硫酸钠和稀硫酸反应产生的二氧化硫速率会很慢，可能的原因是Na₂SO₃变质，SO₂气体产生缓慢，也可能为浓硫酸的浓度不够，反应速率变慢，
故答案为：Na₂SO₃变质；浓硫酸的浓度不够；
（5）IV增重了mg，为未反应的SO₂的质量，其物质的量为$\frac{m}{64}$mol，nmolNa₂SO₃粉末与足量浓硫酸反应生成nmolSO₂，则转化率为$\frac{n-\frac{m}{64}}{n}$×100%=$\frac{64n-m}{64n}$×100%，
故答案为：$\frac{64n-m}{64n}$×100%；
（6）Na₂S₂O₅中S元素的化合价为+4价，因此会被氧化为为+6价，即晶体在空气中易被氧化为Na₂SO₄，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可，实验方案为：取少量Na₂S₂O₅晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，则证明焦硫酸钠已被氧化，
故答案为：取少量Na₂S₂O₅晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成，则证明焦硫酸钠已被氧化．

点评 本题考查二氧化硫气体的制取及二氧化硫的催化氧化实验，根据物质的性质分析解答，明确装置及装置的作用是解答本题的关键，题目难度中等，注意元素化合物知识的积累和灵活运用．