Question

某校活動小組用下圖所示裝置及所給藥品（圖中夾持儀器已略去）探究工業(yè)制硫酸接觸室中的反應(yīng)，并測定此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．已知C中的濃硫酸含溶質(zhì)m mol，假設(shè)氣體進入C和D時分別被完全吸收，且忽略裝置內(nèi)空氣中的CO₂．

請回答下列問題：
（1）已知0.5molSO₂被O₂氧化成氣態(tài)SO₃，放出49.15kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______．
（2）實驗時A中氧氣導(dǎo)管冒出的氣泡與二氧化硫?qū)Ч苊俺龅臍馀菟俾氏嘟�，其目的是______；裝置C中濃硫酸的作用為______．
（3）停止通入SO₂，熄滅酒精后，為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，操作方法是______．
（4）實驗結(jié)束后，稀釋裝置C中的溶液，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀質(zhì)量為ωg．若裝置D增加的質(zhì)量為a g，則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是______（用含字母的代數(shù)表示，結(jié)果可不化簡）．

Answer 1

解：（1）已知0.5molSO₂被O₂氧化成氣態(tài)SO₃，放出49.15kJ熱量，則1molSO₂被O₂氧化成氣態(tài)SO₃，放出98.3kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為SO₂（g）+O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1，故答案為：SO₂（g）+O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1；
（2）依據(jù)反應(yīng)2SO₂+O₂?2SO₃可知，反應(yīng)是可逆反應(yīng)，A中氧氣導(dǎo)管冒出的氣泡與二氧化硫?qū)Ч苊俺龅臍馀菟俾氏嘟�，說明氧氣對反應(yīng)是過量的，促使平衡正向進行，可提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；裝置C中濃硫酸的作用是吸收SO₃，故答案為：提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；吸收SO₃；
（3）停止通入SO₂，熄滅酒精后，為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，用氧氣把裝置中的二氧化硫和三氧化硫趕到C裝置中被濃硫酸吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收，故答案為：繼續(xù)通入氧氣一段時間；
（4）加入足量氯化鋇生成沉淀為硫酸鋇，實驗結(jié)束后，稀釋裝置C中的溶液，C中是硫酸，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀質(zhì)量為ωg判斷為硫酸鋇沉淀；若裝置D增加的質(zhì)量為a g，是剩余的二氧化硫的質(zhì)量；氣體進入C和D時分別被完全吸收，且忽略裝置內(nèi)空氣中的CO₂；依據(jù)SO₂～SO₃～H₂SO₄～BaSO₄；根據(jù)反應(yīng)關(guān)系計算反應(yīng)的硫酸物質(zhì)的量=硫酸鋇物質(zhì)的量=mol；已知C中的濃硫酸含溶質(zhì)m mol，因此，反應(yīng)生成硫酸的二氧化硫物質(zhì)的量=（-m）mol；剩余二氧化硫物質(zhì)的量=mol；所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=×100%，
故答案為：×100%．
分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法寫出，按照熱化學(xué)方程式二氧化硫的系數(shù)，計算得到放熱數(shù)值，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)；
（2）依據(jù)二氧化硫和氧氣反應(yīng)生成三氧化硫是化學(xué)平衡，為提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率，氧氣量略過量促進平衡正向進行；依據(jù)裝置圖分析C是吸收生成的三氧化硫生成硫酸的裝置；
（3）為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，用氧氣把裝置中的二氧化硫和三氧化硫趕到C裝置中被濃硫酸吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收；
（4）C中是硫酸，加入足量氯化鋇生成沉淀為硫酸鋇，已知C中的濃硫酸含溶質(zhì)m mol，氣體進入C和D時分別被完全吸收，且忽略裝置內(nèi)空氣中的CO₂；依據(jù)硫元素守恒計算得到反應(yīng)生成的二氧化硫物質(zhì)的量，和剩余二氧化硫被氫氧化鈉吸收的物質(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計算得到．
點評：本題考查了工業(yè)制硫酸的反應(yīng)原理應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書寫方法，化學(xué)平衡的影響因素，反應(yīng)過程中的物質(zhì)變化計算，實驗過程中裝置的應(yīng)用，題目難度中等．