Question

6．SO₂在V₂O₅的催化作用下可與O₂化合生成SO₃．某興趣小組同學(xué)利用如圖的裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，以測(cè)定SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的轉(zhuǎn)化率（已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO₃是無(wú)色晶體，其熔點(diǎn)為16.8℃，沸點(diǎn)為44.8℃）．

（1）按氣體從左到右的方向，上述裝置的連接順序是a h i b c f g d（填儀器接口的字母編號(hào)）．
（2）裝置Ⅰ中恒壓漏斗的作用是讓濃硫酸順利滴下．
（3）裝置Ⅳ中觀察到的現(xiàn)象是有無(wú)色（或白色）晶體（或固體）生成．
（4）下列操作中會(huì)導(dǎo)致SO₂轉(zhuǎn)化率減小的是①（填序號(hào)）．
①將恒壓漏斗中濃H₂SO₄一次性加入燒瓶中   ②先加熱Ⅱ中的O₂，后打開(kāi)恒壓漏斗活塞
③快速通入O₂                             ④實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，立即停止通入O₂
（5）若裝置Ⅰ中Na₂SO₃的質(zhì)量為ag，濃H₂SO₄和O₂足量，實(shí)驗(yàn)中還要測(cè)定的數(shù)據(jù)（用b表示，指出單位）是裝置Ⅲ增重bg，利用該數(shù)據(jù)計(jì)算得SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{a}{126}-\frac{64}}{\frac{a}{126}}$×100%（列出計(jì)算式，不需化簡(jiǎn)）

Answer 1

分析 （1）因從溶液中反應(yīng)生成氣體中混有水蒸氣，所以產(chǎn)生的氣體首先經(jīng)過(guò)干燥裝置Ⅴ，然后再進(jìn)行二氧化硫氣體的催化氧化即經(jīng)過(guò)裝置Ⅱ，然后是收集S0₃，S0₃的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃，所以選擇裝置Ⅳ進(jìn)行冷卻，使三氧化硫與二氧化硫、氧氣分離，最后在Ⅲ中吸收未反應(yīng)的SO₂，據(jù)此分析；
（2）根據(jù)裝置Ⅰ中恒壓漏斗能保證分液漏斗和燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)始終相等分析判斷；
（3）根據(jù)S0₃的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃，經(jīng)冷卻可得到晶體；
（4）①將恒壓漏斗中濃H₂SO₄一次性加入燒瓶中，則生成二氧化硫速率過(guò)快，導(dǎo)致催化氧化不充分；
  ②先加熱Ⅱ中的O₂，后打開(kāi)恒壓漏斗活塞，能保證產(chǎn)生的二氧化硫盡可能多的轉(zhuǎn)化為三氧化硫；
③快速通入O₂，則相對(duì)于增大氧氣的濃度，導(dǎo)致 SO₂轉(zhuǎn)化率增大；
④實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，立即停止通入O₂，則使剩余的二氧化硫不能完全排到Ⅲ中被吸收，導(dǎo)致剩余的二氧化硫偏小，則SO₂轉(zhuǎn)化率增大；
（5）根據(jù)剩余二氧化硫的量確定二氧化硫的變化量，結(jié)合二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{二氧化硫變化量}{二氧化硫起始量}$×100%計(jì)算．

解答 解：（1）因從溶液中反應(yīng)生成氣體中混有水蒸氣，所以產(chǎn)生的氣體首先經(jīng)過(guò)干燥裝置Ⅴ，然后再進(jìn)行二氧化硫氣體的催化氧化即經(jīng)過(guò)裝置Ⅱ，然后是收集S0₃，S0₃的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃，所以選擇裝置Ⅳ進(jìn)行冷卻，使三氧化硫與二氧化硫、氧氣分離，最后在Ⅲ中吸收未反應(yīng)的SO₂，所以正確的順序?yàn)椋篴 h i b c f g d；
故答案為：a h i b c f g d；
（2）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，而裝置Ⅰ中恒壓漏斗能保證分液漏斗和燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)始終相等，能使液體順利流下，所以裝置Ⅰ中恒壓漏斗的作用是讓濃硫酸順利滴下，故答案為：讓濃硫酸順利滴下；
（3）裝置IV處是用來(lái)冷卻三氧化硫氣體，使之變成液態(tài)或固態(tài)，從而收集得到三氧化硫，所以可以在Ⅳ處看到有無(wú)色（或白色）晶體（或固體）生成，
故答案為：有無(wú)色（或白色）晶體（或固體）生成；
（4）①將恒壓漏斗中濃H₂SO₄一次性加入燒瓶中，則生成二氧化硫速率過(guò)快，導(dǎo)致催化氧化不充分，SO₂轉(zhuǎn)化率減小，故①選；
  ②先加熱Ⅱ中的O₂，后打開(kāi)恒壓漏斗活塞，使生成的二氧化硫盡可能多的轉(zhuǎn)化為三氧化硫，導(dǎo)致 SO₂轉(zhuǎn)化率增大，故②不選；
③快速通入O₂，則相對(duì)于增大氧氣的濃度，導(dǎo)致 SO₂轉(zhuǎn)化率增大，故③不選；
④實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，立即停止通入O₂，則使剩余的二氧化硫不能完全排到Ⅲ中被吸收，導(dǎo)致剩余的二氧化硫偏小，則SO₂轉(zhuǎn)化率增大，故④不選；
故選：①；
（5）二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{二氧化硫變化量}{二氧化硫起始量}$×100%，根據(jù)剩余二氧化硫的量確定二氧化硫的變化量，所以還要測(cè)定的數(shù)據(jù)是裝置Ⅲ增重bg；
agNa₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應(yīng)生成$\frac{ag}{126g/mol}$二氧化硫，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，Ⅲ處增重的部分為未反應(yīng)的二氧化硫，則轉(zhuǎn)化了的二氧化硫的物質(zhì)的量為：成$\frac{ag}{126g/mol}$-$\frac{bg}{64g/mol}$，所以實(shí)驗(yàn)中SO₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{\frac{a}{126}-\frac{64}}{\frac{a}{126}}$×100%，
故答案為：裝置Ⅲ增重bg； $\frac{\frac{a}{126}-\frac{64}}{\frac{a}{126}}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的性質(zhì)探究以及轉(zhuǎn)化率的測(cè)定，把握實(shí)驗(yàn)的原理、物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．