Question

1．春节期间，很多城市都会燃放烟花鞭炮增强节日气氛，但烟花爆竹燃放直接导致空气质量下降，会引起空气中PM2.5浓度上升、SO₂和NO₂含量升高．某实验小组同学欲探究SO₂的性质，并测定空气中SO₂的含量．
（1）他们设计如下实验装置，探究SO₂的性质

①如何检查装置A的气密性关闭分液漏斗活塞，用导管连接出口插入水槽中，用手捂住锥形瓶加热，若出气泡冒出，冷却后有一段液柱，则证明气密性良好．
②能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为D中出现浅黄色沉淀或浑浊．
③装置B用于检验SO₂的漂白性，其中所盛试剂为品红溶液．
④装置C中反应的离子方程式为I₂+SO₂+2H₂O=2I^-+4H⁺+2SO₄^2-．
（2）他们用如图所示的装置测定SO₂催化氧化为SO₃的转化率．（已知SO₃熔点为16.8℃，假设气体进入装置时分别被完全吸收，且忽略空气中CO₂的影响．）

①实验时a中氧气导管冒出的气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近，其目的是提高二氧化硫的转化率．
②当停止通入SO₂，熄灭酒精灯后，需要继续通一段时间的氧气，其目的是排尽装置中二氧化硫及三氧化硫，使三氧化硫在C中成分冷却，二氧化硫被D充分吸收．
③实验结束后，若装置c增加的质量为m g，装置d中产生白色沉淀的质量为n g，则此条件下二氧化硫的转化率是[$\frac{m}{80}$÷（$\frac{m}{80}$+$\frac{n}{233}$）]×100%（用含字母的代数式表示，不用化简）．
（3）他们拟用以下装置测定空气中SO₂含量（假设空气中无其他还原性气体）．

请你选用装置a（填“a”或“b”）完成实验，简述实验过程（操作、现象、数据等）当溶液刚褪色时，测定通入空气的体积V．

Answer 1

分析 （1）①关闭分液漏斗活塞，用导管连接出口插入水槽中，利用气体热胀冷缩进行检验；
②碘具有强氧化性，可以验证二氧化硫的还原性，二氧化硫与硫化氢反应生成S，反应中二氧化硫表现氧化③利用品红溶液检验二氧化硫的漂白性；
④碘具有强氧化性，在溶液中将二氧化硫氧化为硫酸，自身还有得到HI；
（2）①氧气的速率过快不利用二氧化硫转化；
②c中得到三氧化硫，d中白色沉淀为硫酸钡，根据硫元素守恒可得二氧化硫总质量，进而计算二氧化硫的转化率，反应结束后装置中残留二氧化硫及三氧化硫，需要排尽装置中二氧化硫及三氧化硫；
③根据②中测量原理进行计算；
（3）碱石灰可以吸收空气中二氧化碳、水蒸气，影响二氧化硫的含量测定，利用KMnO₄溶液测定，当溶液刚褪色时，测定通入空气的体积V，根据高锰酸钾计算二氧化硫的量，进而计算空气中二氧化硫的含量．

解答 解：（1）①检查装置A的气密性：关闭分液漏斗活塞，用导管连接出口插入水槽中，用手捂住锥形瓶加热，若出气泡冒出，冷却后有一段液柱，则证明气密性良好，
故答案为：关闭分液漏斗活塞，用导管连接出口插入水槽中，用手捂住锥形瓶加热，若出气泡冒出，冷却后有一段液柱，则证明气密性良好；
②碘具有强氧化性，可以验证二氧化硫的还原性，二氧化硫与硫化氢反应生成S，反应中二氧化硫表现氧化性，D中出现浅黄色沉淀或浑浊，
故答案为：D中出现浅黄色沉淀或浑浊；
③B中盛放品红溶液，检验二氧化硫的漂白性，
故答案为：品红溶液；
④碘具有强氧化性，在溶液中将二氧化硫氧化为硫酸，自身还有得到HI，反应离子方程式为：I₂+SO₂+2H₂O=2I^-+4H⁺+2SO₄^2-，
故答案为：I₂+SO₂+2H₂O=2I^-+4H⁺+2SO₄^2-；
（2）①氧气导管冒出的气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近，其目的是：提高二氧化硫的转化率，
故答案为：提高二氧化硫的转化率；
②c中得到三氧化硫，d中白色沉淀为硫酸钡，根据硫元素守恒可得二氧化硫总质量，进而计算二氧化硫的转化率，反应结束后装置中残留二氧化硫及三氧化硫，需要排尽装置中二氧化硫及三氧化硫，
故答案为：排尽装置中二氧化硫及三氧化硫，使三氧化硫在C中成分冷却，二氧化硫被D充分吸收；
③生成三氧化硫为m g，生成硫酸钡为n g，根据硫原子守恒，则转化为二氧化硫为$\frac{m}{80}$mol，二氧化硫总物质的量为（$\frac{m}{80}$+$\frac{n}{233}$）mol，故二氧化硫的转化率为：[$\frac{m}{80}$mol÷（$\frac{m}{80}$+$\frac{n}{233}$）mol]×100%=[$\frac{m}{80}$÷（$\frac{m}{80}$+$\frac{n}{233}$）]×100%，
故答案为：[$\frac{m}{80}$÷（$\frac{m}{80}$+$\frac{n}{233}$）]×100%；
根据②中测量原理进行计算；
（3）碱石灰可以吸收空气中二氧化碳、水蒸气，影响二氧化硫的含量测定，利用KMnO₄溶液测定，当溶液刚褪色时，测定通入空气的体积V，根据高锰酸钾计算二氧化硫的量，进而计算空气中二氧化硫的含量，
故答案为：a；当溶液刚褪色时，测定通入空气的体积V．

点评 本题考查物质性质探究实验、物质含量测定等，侧重考查学生对原理的理解，熟练掌握元素化合物性质，难度中等．