Question

各地電視臺(tái)的天氣預(yù)報(bào)中都要預(yù)報(bào)城市的空氣質(zhì)量．預(yù)報(bào)中一般將城市空氣中的SO₂含量和可吸入顆粒的含量（可用g/cm³表示）分為8個(gè)等級(jí)．目前，測(cè)定空氣中SO₂含量時(shí)主要用一些氧化還原反應(yīng)．
已知：SO₂氣體與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)時(shí)，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，SO₂被氧化為SO₄^2-．
現(xiàn)有藥品：0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液、顆粒吸附劑、品紅試紙、pH試紙．完成下列各題：
（1）配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液需用的儀器有

 

、

 

、玻璃棒、膠頭滴管、燒杯等，玻璃棒的作用是引流和

 

．
（2）在測(cè)定SO₂和可吸入顆粒時(shí)，首先應(yīng)測(cè)定

 

，原因是

 

．
（3）寫(xiě)出SO₂與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)的離子方程式：

 

．若氣體的流速為a cm³/min，當(dāng)t min時(shí)，200mL 0.1mol/L的酸性溶液恰好褪色，則空氣中SO₂的含量為

 

（g/cm³）．
（4）若要測(cè)定空氣中可吸入顆粒的含量，需要測(cè)出的數(shù)據(jù)有

 

．
（5）空氣中SO₂的含量還可用檢測(cè)管測(cè)定，其原理是：指示劑KIO₃發(fā)生作用，可能發(fā)生的反應(yīng)（未配平）有：①KIO₃+SO₂+H₂O→I₂+H₂SO₄+KHSO₄ ②KIO₃+SO₂+H₂O→KI+H₂SO₄
設(shè)計(jì)檢氣管的原理是按照上述兩個(gè)化學(xué)方程式中的方程式

 

（填“①”或“②”）設(shè)計(jì)的，理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量,溶液的配制

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液的步驟判斷需要儀器；根據(jù)玻璃棒在配制過(guò)程中的作用解答；
（2）根據(jù)空氣中的固體塵粒容易被溶液吸收進(jìn)行判斷；
（3）二氧化硫具有還原性，容易被酸性高錳酸鉀溶液氧化成硫酸根離子，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；根據(jù)反應(yīng)方程式及空氣流速、高錳酸鉀溶液濃度計(jì)算出空氣中二氧化硫的含量；
（4）要測(cè)定空氣中可吸入顆粒的含量，需要測(cè)定吸收前和吸收后固體吸附劑質(zhì)量和盛放儀器的質(zhì)量；
（5）根據(jù)反應(yīng)原理應(yīng)該便于操作、反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)明顯的反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行解答．

解答： （1）配制200mL0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液，由于實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有200mL容量瓶，應(yīng)用250mL容量瓶配制，需用托盤(pán)天平稱量高錳酸鉀固體，在燒杯中加水溶解并用玻璃棒攪拌，冷卻后用玻璃棒轉(zhuǎn)移至容量瓶中，玻璃棒的作用是引流，加水至溶液離刻度線1～2cm時(shí)改用膠頭滴管滴加至刻度線，還缺少的儀器為：托盤(pán)天平、250mL容量瓶；玻璃棒在溶解高錳酸鉀溶液固體時(shí)起到攪拌、加速溶解的作用，在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)用玻璃棒引流，
故答案為：托盤(pán)天平；250mL容量瓶；攪拌；
（2）在測(cè)定SO₂和可吸入顆粒時(shí)，由于空氣中的固體塵粒容易被其它溶液吸收，所以首先應(yīng)測(cè)定可吸入顆粒，
故答案為：可吸入顆粒；空氣中的固體塵粒容易被其它溶液吸收；
（3）SO₂具有還原性，高錳酸鉀具有氧化性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成SO₄^2-和Mn²⁺離子，反應(yīng)的離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.2L×0.1moL/L=0.02moL，當(dāng)t min時(shí)，通過(guò)空氣的體積為：at mL，
根據(jù)反應(yīng)方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺可知，at ml空氣中含有SO₂的物質(zhì)的量為

5

2

×0.02mol=0.05mol，
二氧化硫的質(zhì)量為：0.05mol×64g/moL=3.2g，
所以空氣中SO₂的含量為：

3.2

at

g/cm³，
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；

3.2

at

；
（4）棉花具有吸附性，可吸收氣流中的顆粒，防止可吸入顆粒堵塞導(dǎo)氣管或進(jìn)入酸性高錳酸鉀溶液中，使測(cè)量質(zhì)量不準(zhǔn)，若要測(cè)定空氣中可吸入顆粒的含量（g/L），還需要測(cè)出的數(shù)據(jù)是吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量，
故答案為：吸收前和吸收后固體吸附劑質(zhì)量和盛放儀器的質(zhì)量；
（5）反應(yīng)①中，反應(yīng)前后溶液的顏色變化明顯，而反應(yīng)②中，反應(yīng)前后沒(méi)有明顯現(xiàn)象，所以設(shè)計(jì)檢氣管的原理應(yīng)該選反應(yīng)①，
故答案為：①；該反應(yīng)前后溶液的顏色變化，能指示終點(diǎn)；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究空氣中二氧化碳含量的方法、配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，題目難度中等，注意掌握探究物質(zhì)組成或測(cè)量物質(zhì)含量的方法，明確配制一定濃度的溶液方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．