Question

用如圖裝置可以進(jìn)行測定SO₂轉(zhuǎn)化成SO₃的轉(zhuǎn)化率的實驗．已知SO₃的熔點是16.8℃，沸點是44.8℃．已知發(fā)生裝置中所涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃（s）+H₂SO₄（85%）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O

（1）根據(jù)實驗需要，應(yīng)該在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處連接合適的裝置．請從圖A～E裝置中選擇最適合裝置并將其序號填入下面的空格中．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處連接的裝置分別是

B

、

A

、

E

．

（2）從乙處均勻通入O₂，為使SO₂有較高的轉(zhuǎn)化率，實驗中在加熱催化劑與滴加濃硫酸的順序中，首先應(yīng)采取的操作是

先加熱催化劑再滴入濃硫酸

．
（3）有一小組在實驗中發(fā)現(xiàn)，SO₂氣體產(chǎn)生緩慢，以致后續(xù)實驗現(xiàn)象不明顯，但又不存在氣密性問題，請你推測可能的原因并說明相應(yīng)的驗證方法（可以不填滿）．
①原因

Na₂SO₃變質(zhì)

，驗證方法

取待測試樣于試管中，加適量蒸餾水配成溶液，先滴入足量稀鹽酸，再滴入BaCl₂溶液有白色沉淀生成，則證明該Na₂SO₃固體變質(zhì)

；
②原因

不是濃硫酸

，驗證方法

用潔凈玻璃棒蘸取待測試樣，涂白紙不變黑，則證明該溶液不是濃硫酸

；
③原因

無

，驗證方法

無

．
（4）將SO₂通入含1.5mol氯酸的溶液中，可生成一種強酸和一種氧化物，若有1.5×6.02×10²³個電子轉(zhuǎn)移時，該反應(yīng)的化學(xué)方程式

SO₂+2HClO₃=H₂SO₄+2ClO₂

．
（5）用amolNa₂SO₃粉末與足量濃硫酸進(jìn)行此實驗，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時，繼續(xù)通入O₂一段時間后，測得裝置Ⅲ增重了bg，則實驗中SO₂的轉(zhuǎn)化率為

1600a-25b

16a

%（用含a、b的代數(shù)式填寫）

Answer 1

分析：（1）二氧化硫的干燥用濃硫酸，當(dāng)溫度低于16.8℃可以獲得三氧化硫的晶體，尾氣處理用燒堿溶液；
（2）為保證生成的二氧化硫盡可能的轉(zhuǎn)化為三氧化硫，應(yīng)先加熱催化劑再進(jìn)行滴加濃硫酸操作；
（3）亞硫酸鈉變質(zhì)會生成硫酸鈉，根據(jù)檢驗亞硫酸鈉中硫酸根是否存在來證明結(jié)論；亞硫酸鈉和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫速率很慢；
（4）SO₂通入含1.0mol次氯酸的溶液中，根據(jù)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)來確定兩種強酸；
（5）根據(jù)S元素守恒計算消耗的物質(zhì)的量，可計算轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）SO₂轉(zhuǎn)化成SO₃之前必須對二氧化硫進(jìn)行干燥，可以用濃硫酸，SO₃的熔點是16.8℃，沸點是44.8℃，當(dāng)溫度低于 16.8℃時，三氧化硫以晶體狀態(tài)存在，二氧化硫、三氧化硫的尾氣處理用燒堿溶液吸收，故答案為：B；A；E；
（2）為保證生成的二氧化硫盡可能多的轉(zhuǎn)化為三氧化硫，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；
（3）影像化學(xué)反應(yīng)速率的因素有：濃度、溫度等，亞硫酸鈉變質(zhì)會生成硫酸鈉，硫酸鈉和濃硫酸不反應(yīng)；此外亞硫酸鈉和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫速率會很慢，可能的原因是Na₂SO₃變質(zhì)或不是濃硫酸；可通過取待測試樣于試管中，加適量的蒸餾水配成溶液，滴加足量的稀鹽酸，再加入氯化鋇溶液，如果有白色沉淀生成，則證明該亞硫酸鈉已變質(zhì)或者用潔凈的玻璃棒沾取待測試樣，滴到白紙上，如果不變黑，則證明該溶液不是濃硫酸，
故答案為：Na₂SO₃變質(zhì)；取待測試樣于試管中，加適量的蒸餾水配成溶液，滴加足量的稀鹽酸，再加入氯化鋇溶液，如果有白色沉淀生成，則證明該亞硫酸鈉已變質(zhì)；不是濃硫酸；用潔凈的玻璃棒沾取待測試樣，滴到白紙上，如果不變黑，則證明該溶液不是濃硫酸；
（4）SO₂通入含1.0mol次氯酸的溶液中，轉(zhuǎn)移的電子為2mol，所以是1molSO₂和1mol次氯酸反應(yīng)生成鹽酸和硫酸，
故答案為：SO₂+H₂O+HClO═HCl+H₂SO₄；
（5）根據(jù)元素守恒Na₂SO₃～SO₂，則amol會生成二氧化硫amol，裝置Ⅲ增重了bg，說明剩余的二氧化硫為bg
（即

bg

64g/mol

=

b

64

mol），所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=

a- b 64

a

×100%=

1600a-25b

16a

%，
故答案為：

1600a-25b

16a

%（或者

64a-b

64a

×100%）．

點評：本題主要考查了二氧化硫的性質(zhì)以及離子的檢驗等知識，綜合性較強，難度較大，考查學(xué)生分析和解決問題的能力．