Question

2．空气是人类赖以生存的自然资源．在工业生产上规定，空气中二氧化硫的最大允许排放浓度不得超过0.02mg•L^-1．
（1）为测定某地方空气中SO₂和可吸入颗粒的含量，甲同学设计了如图所示的实验装置：

注：气体流速管是用来测量单位时间内通过气体体积的装置
①上述实验过程中化学反应的原理是SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI（用化学方程式表示）．
②应用上述装置测定空气中SO₂含量和可吸入颗粒的含量，除测定气体流速（单位：mL•s^-1）外，还需要测定碘溶液蓝色褪去所需的时间和装置A在反应前后的质量或吸收前后颗粒吸附剂、棉花、玻璃管（盛放容器）的总质量．
③己知：碘单质微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度．请你协助甲同学完成l00mL5×10^-4mo1•L^-1碘溶液的配制．为配制精确浓度的溶液，先要配制1000mLl×10^-2 mol•L^-1碘溶液，再取5.00mL溶液稀释成为5×10^-4mol•L^-1碘溶液．
第一步：准确称取2.54g碘单质加入烧杯中，同时加入少量碘化钾固体，加适量水搅拌使之完全溶解．
第二步：将第一步所得溶液全部转入1000 mL的容量瓶中，洗涤、定容、摇匀．
第三步：用第二步所得溶液配制5×10^-4mo1•L^-1碘溶液，此步操作中，除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外还需要的玻璃仪器有移液管（或酸式滴定管） 100mL容量瓶（填仪器名称）．
（2）空气中SO₂含量的测定：
①在指定的地点取样，以200mL•s^-1气体流速通过气体流速管通入到上图实验装置中，观察记录碘溶液褪色所需时间为500s，则该地空气中的SO₂含量是0.016mg•L^-1，符合（填“符合”、“不符合”）排放标准．
②如果甲同学用该方法测量空气中SO₂的含量时，所测得的数值比实际含量低，其原因可能是气体流速过快，吸收不完全（或未充分反应）；装置气密性较差（假设溶液配制、称量或量取及各种读数均无错误）”．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫用碘溶液来吸收生产历史和碘化氢，测定SO₂含量，除测定气体流速（单位：cm³•min^-1）外，还需要测定溶液蓝色恰好褪去所需的时间，要测可吸入颗粒的含量，可用颗粒吸附剂来吸收，颗粒吸附剂前后质量之差即为可吸入颗粒的质量，则应测定吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量；准确称取碘单质的质量=1L×l×10^-2 mol•L^-1 ×254g/mol=2.54g，碘单质加入烧杯中，同时还应加入少量碘化钾固体，依据配制100ml溶液的步骤选择需要的玻璃仪器；
（2）①依据化学方程式定量关系计算，SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI；
②如果抽气速度过快，部分二氧化硫可能来不及和碘水反应；如果装置漏气时，部分二氧化硫会逸散出广口瓶．

解答 解：（1）①二氧化硫用碘溶液来吸收，反应的化学方程式为：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄，
故答案为：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄；
②要测可吸入颗粒的含量，可用颗粒吸附剂来吸收，颗粒吸附剂前后质量之差即为可吸入颗粒的质量，则应测定吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量，测定SO₂含量，除测定气体流速（单位：cm³•min^-1）外，还需要测定溶液蓝色恰好褪去所需的时间，
故答案为：装置A在反应前后的质量或吸收前后颗粒吸附剂、棉花、玻璃管（盛放容器）的总质量；
③第一步：为配制精确浓度的溶液，先要配制1000mLl×10^-2 mol•L^-1碘溶液，再取5.00mL溶液稀释成为5×10^-4mol•L^-1碘溶液．计算需要称量碘单质的质量=1L×l×10^-2 mol•L^-1 ×254g/mol=2.54g，
故答案为：2.54；
第二步：由题意可知碘单质微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度，则准确称取2.54g碘单质加入烧杯中，同时还应加入少量碘化钾固体，加适量水搅拌使之完全溶解，则第二步操作应将第一步所得溶液全部转入1000 mL的容量瓶中，定容，摇匀，
则从第二步所得溶液中，取出10.00mL溶液于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度线，可得碘溶液，
故答案为：将第一步所得溶液全部转入1000 mL的容量瓶中；
第三步：用第二步所得溶液配制5×10^-4mo1•L^-1碘溶液100ml，此步操作中，除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外还需要的玻璃仪器有移液管（或酸式滴定管） 100mL容量瓶，
故答案为：移液管（或酸式滴定管） 100mL容量瓶；
（2）①碘单质物质的量=0.050L×5×10^-4mol/L=2.5×10^-5mol，
SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI
二氧化硫物质的量为2.5×10^-5mol，
质量为2.5×10^-5mol×64g/moL=1.6×10^-3g，
以200mL•s^-1气体流速通过气体流速管通入到上图实验装置中，观察记录碘溶液褪色所需时间为500s，体积=200mL•s^-1×500s=100000ml，所以空气中SO₂的含量为$\frac{1.6×1{0}^{-3}g}{100L}$g/cm³=0.016mg/L，空气中二氧化硫的最大允许排放浓度不得超过0.02mg•L^-1，则此气体符合排放标准，
故答案为：0.016；符合；
②如果抽气速度过快，部分二氧化硫可能来不及和碘水反应，从而导致测得的数值比实际含量低；
吸收不完全测定结果会偏低；
如果装置漏气时，部分二氧化硫会逸散出广口瓶，从而导致测得的数值比实际含量低．
故答案为：气体流速过快，吸收不完全（或未充分反应）；装置气密性较差．

点评 本题考查了物质组成的实验探究分析、溶液配制过程、气体含量计算、误差分析应用等知识，掌握基础是解题关键，题目难度中等．