Question

15．實(shí)驗(yàn)室常用亞硫酸鈉固體和70%的濃硫酸制備SO₂氣體，反應(yīng)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置，收集一試管干燥的SO₂氣體．
（1）在下面方框中，A表示由分液漏斗和錐形瓶組成的氣體發(fā)生器，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上的A后完成該反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（夾持裝置、連接膠管不必畫(huà)出，尾氣處理部分必須畫(huà)出，需要加熱的儀器下方用△標(biāo)出），按氣流方向在每件儀器下方標(biāo)出字母B、C…；其它可選用的儀器（數(shù)量不限）簡(jiǎn)易表示如下：
（2）根據(jù)方框中的裝置圖甲，在答題卡上填寫(xiě)下表（可不填滿(mǎn)） 

儀器標(biāo)號(hào)	儀器中所加物質(zhì)	作用
A	亞硫酸鈉、濃硫酸	產(chǎn)生SO2

（3）某實(shí)驗(yàn)小組用如圖乙裝置測(cè)定收集到的氣體中SO₂的含量，反應(yīng)管中裝有酸性高猛酸鉀溶液．
①SO₂和酸性高猛酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．
②反應(yīng)管內(nèi)溶液紫紅色消失后，若沒(méi)有及時(shí)停止通氣，則測(cè)得的SO₂含量偏低（選填：“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）
③若酸性高猛酸鉀溶液體積為V₁mL，濃度為cmol/L，量氣管內(nèi)增加的水的體積為V₂mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）．用c、V₁、V₂表示SO₂的體積百分含量為=$\frac{56{V}_{1}c}{56{V}_{1}c+V{\;}_{2}}$×100%．

Answer 1

分析 （1）制備氣體的一般裝置：發(fā)生裝置、凈化裝置、收集裝置，據(jù)此解答；
（2）依據(jù)設(shè)計(jì)步驟和試劑選擇用亞硫酸鈉與濃硫酸制備純凈、干燥的二氧化硫，需要在裝置A中加入亞硫酸鈉，分液漏斗中加入濃硫酸，二氧化硫中含有水蒸氣，通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣，在集氣瓶中收集純凈干燥的氯氣，最后用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫防止污染空氣；
（3）①高錳酸根離子在酸性環(huán)境下具有強(qiáng)的氧化性，能夠氧化二氧化硫生成硫酸根離子；
②反應(yīng)管內(nèi)溶液紫紅色消失時(shí)，SO₂與反應(yīng)管內(nèi)所含的高錳酸根離子恰好反應(yīng)，若沒(méi)及時(shí)停止通氣，則未反應(yīng)的SO₂氣體也排水到量氣管；
③根據(jù)反應(yīng)：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，n（SO₂）=2.5V₁c×10^-3mol，依據(jù)V=Vmn計(jì)算二氧化硫的體積，然后計(jì)算二氧化硫的百分含量．

解答 解：（1）制備氣體的一般裝置：發(fā)生裝置、凈化裝置、收集裝置，依據(jù)反應(yīng)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，制備干燥的二氧化硫需要在A中加入亞硫酸鈉固體，分液漏斗中加入濃硫酸，加熱反應(yīng)生成二氧化硫，二氧化硫中含有水蒸氣，需要通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣，在集氣瓶中收集純凈干燥的二氧化硫，最后用氫氧化鈉溶液吸收過(guò)量的二氧化硫防止污染空，如圖，
故答案為：；

（2）依據(jù)設(shè)計(jì)步驟和試劑選擇用亞硫酸鈉與濃硫酸制備純凈、干燥的二氧化硫，需要在裝置A中加入亞硫酸鈉，分液漏斗中加入濃硫酸，二氧化硫中含有水蒸氣，通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣，在集氣瓶中收集純凈干燥的氯氣，最后用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫防止污染空氣；
故答案為：

儀器標(biāo)號(hào)	儀器中所加物質(zhì)	作用
A	亞硫酸鈉、濃硫酸	產(chǎn)生SO2
B	濃硫酸	除去水蒸氣
C
D	氫氧化鈉溶液	吸收過(guò)量的二氧化硫，防止空氣污染

（3）①高錳酸根離子在酸性環(huán)境下具有強(qiáng)的氧化性，能夠氧化二氧化硫生成硫酸根離子．離子方程式：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
②反應(yīng)管內(nèi)溶液紫紅色消失后，若沒(méi)有及時(shí)停止通氣，“沒(méi)有及時(shí)停止通氣”就會(huì)使得V（混合氣體）增大，則二氧化硫的含量偏低；
故答案為：偏低；
③根據(jù)反應(yīng)：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，n（SO₂）=2.5V₁c×10^-3mol，其標(biāo)況下體積=2.5V₁c×10^-3mol×22.4L/mol=22.4×2.5V₁c×10^-3L，即22.4×2.5V₁cml=56V₁cml；所以SO₂的體積百分含量為=$\frac{56{V}_{1}c}{56{V}_{1}c+V{\;}_{2}}$×100%；
故答案為：$\frac{56{V}_{1}c}{56{V}_{1}c+V{\;}_{2}}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是二氧化硫的制備、性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)誤差的判斷，熟悉實(shí)驗(yàn)原理是解題關(guān)鍵，注意二氧化硫含量誤差分析和SO₂的百分含量計(jì)算，題目難度中等．