Question

19．實(shí)驗(yàn)室制取SO₂的反應(yīng)原理為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．請用下列裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，以測定SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的轉(zhuǎn)化率：

（1）裝置的連接順序（按氣體左右的方向）是a→d→e→b→c→f→g→h（填各接口的編號(hào)）．
（2）從乙處均勻通入O₂，為使SO₂有較高的轉(zhuǎn)化率，實(shí)驗(yàn)時(shí)Ⅰ處滴入濃硫酸與Ⅱ處加熱催化劑的先后順序是先加熱V₂O₅，后緩緩滴入濃硫酸．
（3）Ⅳ處觀察到的現(xiàn)象是有無色（或白色）晶體（或固體）生成．
（4）若II中反應(yīng)在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)狀況下，反應(yīng)達(dá)最大限度以后，下列說法正確的是D．
A．SO₂濃度必定等于O₂ 濃度的兩倍
B．SO₂、O₂、SO₃的分子數(shù)之比是2：1：2
C．SO₂與O₂不再化合生成SO₃
D．反應(yīng)混合物各成分的百分組成不再變化
（5）在Ⅰ處用大火加熱燒瓶時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率會(huì)減�。ㄌ睢霸龃蟆薄安蛔儭被颉皽p小”）．
（6）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，稱得V處增重mg，則本實(shí)驗(yàn)中SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{64n-m}{64n}$×100%．（用n、m表示）

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)過干燥裝置Ⅲ，然后再進(jìn)行二氧化硫氣體的催化氧化即經(jīng)過裝置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分離，最后在Ⅴ中吸收未反應(yīng)的SO₂；
（2）反應(yīng)在加熱條件下進(jìn)行，為保證充分反應(yīng)，應(yīng)先加熱；
（3）裝置Ⅳ裝有冰水，可觀察有無色（或白色）晶體（或固體）生成；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（5）大火加熱，生成二氧化硫較快，不能充分反應(yīng)；
（6）二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{二氧化硫的變化量}{二氧化硫的初始總量}$×100%，根據(jù)硫元素守恒結(jié)合三氧化硫的量確定二氧化硫的變化量．

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)過干燥裝置Ⅲ，然后再進(jìn)行二氧化硫氣體的催化氧化即經(jīng)過裝置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分離，最后在Ⅴ中吸收未反應(yīng)的SO₂，所以接順序?yàn)閍→d→e→b→c→f→g→h，
故答案為：a；d； e；b；c；f；g；h；
（2）為保證產(chǎn)生的二氧化硫盡可能多的轉(zhuǎn)化為三氧化硫，應(yīng)先加熱V₂O₅，后緩緩滴入濃硫酸，故答案為：先加熱V₂O₅，后緩緩滴入濃硫酸；
（3）裝置Ⅳ裝有冰水，可觀察有無色（或白色）晶體（或固體）生成，故答案為：有無色（或白色）晶體（或固體）生成；
（4）A．SO₂濃度不一定等于O₂ 濃度的兩倍，與各物質(zhì)的初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；
B．SO₂、O₂、SO₃的分子數(shù)之比可能是2：1：2，也可能不是，與各物質(zhì)的初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；
C．SO₂與O₂不再化合生成SO₃，是動(dòng)態(tài)平衡，故錯(cuò)誤；
D．反應(yīng)混合物各成分的百分組成不再變化，說明正逆反應(yīng)速率相等，故正確；
故選：D；   
（5）大火加熱，生成二氧化硫較快，不能充分反應(yīng)，則轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：減��；
（6）n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應(yīng)生成nmol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)化了的二氧化硫的質(zhì)量為：64n-m，所以實(shí)驗(yàn)中SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{64n-m}{64n}$×100%，故答案為：$\frac{64n-m}{64n}$×100%．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的性質(zhì)探究以及轉(zhuǎn)化率的測定，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，本題注意把握實(shí)驗(yàn)的原理，為解答該題的關(guān)鍵，難度不大．