Question

11．測定SO₂轉化成SO₃的轉化率可以用圖1裝置進行實驗，裝置中燒瓶內發(fā)生的化
學反應方程式為：Na₂SO₃（s）+H₂SO₄（85%）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．
（已知SO₃的熔點是16.8℃，沸點是44.8℃）

（1）裝置中甲管的作用是平衡氣壓，讓硫酸順利流下．
（2）根據實驗需要，應該在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ處連接合適的裝置，請從上圖A～E裝置中選擇最適合裝置并將其序號填放下面的空格中．
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ處連接的裝置分別是BEAC．
（3）為使SO₂有較高的轉化率，實驗中加熱催化劑與滴加濃硫酸的順序中，應采取的操作是先加熱催化劑再加濃硫酸．
（4）有一小組在實驗中發(fā)現，SO₂氣體產生緩慢，以致后續(xù)實驗現象不明顯，但又不存在氣密性問題．請你推測可能的原因．
①原因：Na₂SO₃變質．
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行此實驗，當反應結束時，繼續(xù)通入O₂一段時間后，測得裝置Ⅳ增重了m g，則實驗中SO₂的轉化率為$\frac{64n-m}{64n}×100%$．（用含m、n的代數式填寫）
（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Na₂S₂O₅晶體在空氣中已被氧化的實驗方案是取少量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壓強與燒瓶內壓強相等；
（2）從除雜、催化氧化、冷卻、吸收未反應的SO₂，排除空氣中水及二氧化碳的影響來分析；
（3）根據催化劑在一定的溫度下催化效果好及反應速率來分析；
（4）SO₂氣體產生緩慢，根據發(fā)生的化學反應及影響反應速率的因素來分析；
（5）IV增重了mg，為未反應的SO₂的質量，nmolNa₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應生成nmolSO₂，以此來計算轉化率；
（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，液體流下時使分液漏斗中壓強減小，不利于液體流下，而甲裝置能保證分液漏斗和燒瓶內氣體壓強相等，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）因從溶液中反應生成氣體中混有水蒸氣，則I處應選擇B裝置來吸收水進行氣體的干燥，II中選E進行二氧化硫氣體的催化氧化，S0₃的熔點是16.8℃，沸點是44.8℃，III中選A進行冷卻，使三氧化硫與二氧化硫分離，在IV中選擇C裝置來吸收未反應的SO₂，
故答案為：BEAC；
（3）因催化劑在一定的溫度下催化效果好，應先加熱催化劑再進行滴加濃硫酸操作，保證生成的二氧化硫盡可能的參與反應，
故答案為：先加熱催化劑再滴入濃硫酸；
（4）影響化學反應速率的因素有：濃度、溫度等，亞硫酸鈉變質會生成硫酸鈉，硫酸鈉和濃硫酸不反應；亞硫酸鈉和稀硫酸反應產生的二氧化硫速率會很慢，可能的原因是Na₂SO₃變質，SO₂氣體產生緩慢，也可能為濃硫酸的濃度不夠，反應速率變慢，
故答案為：Na₂SO₃變質；濃硫酸的濃度不夠；
（5）IV增重了mg，為未反應的SO₂的質量，其物質的量為$\frac{m}{64}$mol，nmolNa₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應生成nmolSO₂，則轉化率為$\frac{n-\frac{m}{64}}{n}$×100%=$\frac{64n-m}{64n}$×100%，
故答案為：$\frac{64n-m}{64n}$×100%；
（6）Na₂S₂O₅中S元素的化合價為+4價，因此會被氧化為為+6價，即晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗樣品中是否含有硫酸根即可，實驗方案為：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．

點評 本題考查二氧化硫氣體的制取及二氧化硫的催化氧化實驗，根據物質的性質分析解答，明確裝置及裝置的作用是解答本題的關鍵，題目難度中等，注意元素化合物知識的積累和靈活運用．