Question

11．測(cè)定SO₂轉(zhuǎn)化成SO₃的轉(zhuǎn)化率可以用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝置中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生的化
學(xué)反應(yīng)方程式為：Na₂SO₃（s）+H₂SO₄（85%）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．
（已知SO₃的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃）

（1）裝置中甲管的作用是平衡氣壓，讓硫酸順利流下．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，應(yīng)該在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ處連接合適的裝置，請(qǐng)從上圖A～E裝置中選擇最適合裝置并將其序號(hào)填放下面的空格中．
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ處連接的裝置分別是BEAC．
（3）為使SO₂有較高的轉(zhuǎn)化率，實(shí)驗(yàn)中加熱催化劑與滴加濃硫酸的順序中，應(yīng)采取的操作是先加熱催化劑再加濃硫酸．
（4）有一小組在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，SO₂氣體產(chǎn)生緩慢，以致后續(xù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，但又不存在氣密性問(wèn)題．請(qǐng)你推測(cè)可能的原因．
①原因：Na₂SO₃變質(zhì)．
②原因：濃硫酸的濃度不夠．
（5）用n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，繼續(xù)通入O₂一段時(shí)間后，測(cè)得裝置Ⅳ增重了m g，則實(shí)驗(yàn)中SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{64n-m}{64n}×100%$．（用含m、n的代數(shù)式填寫）
（6）焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化劑之一，焦亞硫酸鈉的制取Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅
Na₂S₂O₅溶于水即生成NaHSO₃．檢驗(yàn)Na₂S₂O₅晶體在空氣中已被氧化的實(shí)驗(yàn)方案是取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加適量水溶解，滴加足量鹽酸，振蕩，再滴入氯化鋇溶液，有白色沉淀生成，則證明焦硫酸鈉已被氧化．

Answer 1

分析 （1）為使液體順利流下，則甲裝置所起的作用是保持分液漏斗內(nèi)壓強(qiáng)與燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)相等；
（2）從除雜、催化氧化、冷卻、吸收未反應(yīng)的SO₂，排除空氣中水及二氧化碳的影響來(lái)分析；
（3）根據(jù)催化劑在一定的溫度下催化效果好及反應(yīng)速率來(lái)分析；
（4）SO₂氣體產(chǎn)生緩慢，根據(jù)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及影響反應(yīng)速率的因素來(lái)分析；
（5）IV增重了mg，為未反應(yīng)的SO₂的質(zhì)量，nmolNa₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應(yīng)生成nmolSO₂，以此來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
（6）Na₂S₂O₅晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗(yàn)樣品中是否含有硫酸根即可．

解答 解：（1）由圖可知，液體流下時(shí)使分液漏斗中壓強(qiáng)減小，不利于液體流下，而甲裝置能保證分液漏斗和燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)相等，則甲能使液體順利流下，
故答案為：平衡氣壓，讓硫酸順利流下；
（2）因從溶液中反應(yīng)生成氣體中混有水蒸氣，則I處應(yīng)選擇B裝置來(lái)吸收水進(jìn)行氣體的干燥，II中選E進(jìn)行二氧化硫氣體的催化氧化，S0₃的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃，III中選A進(jìn)行冷卻，使三氧化硫與二氧化硫分離，在IV中選擇C裝置來(lái)吸收未反應(yīng)的SO₂，
故答案為：BEAC；
（3）因催化劑在一定的溫度下催化效果好，應(yīng)先加熱催化劑再進(jìn)行滴加濃硫酸操作，保證生成的二氧化硫盡可能的參與反應(yīng)，
故答案為：先加熱催化劑再滴入濃硫酸；
（4）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有：濃度、溫度等，亞硫酸鈉變質(zhì)會(huì)生成硫酸鈉，硫酸鈉和濃硫酸不反應(yīng)；亞硫酸鈉和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫速率會(huì)很慢，可能的原因是Na₂SO₃變質(zhì)，SO₂氣體產(chǎn)生緩慢，也可能為濃硫酸的濃度不夠，反應(yīng)速率變慢，
故答案為：Na₂SO₃變質(zhì)；濃硫酸的濃度不夠；
（5）IV增重了mg，為未反應(yīng)的SO₂的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為$\frac{m}{64}$mol，nmolNa₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應(yīng)生成nmolSO₂，則轉(zhuǎn)化率為$\frac{n-\frac{m}{64}}{n}$×100%=$\frac{64n-m}{64n}$×100%，
故答案為：$\frac{64n-m}{64n}$×100%；
（6）Na₂S₂O₅中S元素的化合價(jià)為+4價(jià)，因此會(huì)被氧化為為+6價(jià)，即晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗(yàn)樣品中是否含有硫酸根即可，實(shí)驗(yàn)方案為：取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成，則證明焦硫酸鈉已被氧化，
故答案為：取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加適量水溶解，滴加足量鹽酸，振蕩，再滴入氯化鋇溶液，有白色沉淀生成，則證明焦硫酸鈉已被氧化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查二氧化硫氣體的制取及二氧化硫的催化氧化實(shí)驗(yàn)，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析解答，明確裝置及裝置的作用是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等，注意元素化合物知識(shí)的積累和靈活運(yùn)用．