Question

15．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖1裝置測(cè)定SO₂轉(zhuǎn)化成SO₃的轉(zhuǎn)化率．已知SO₃的熔點(diǎn)16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃．已知發(fā)生裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃（s）+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，請(qǐng)從圖2A～E裝置中選擇最合適的裝置，連接在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處．
ⅠB，ⅡD，ⅢC．
（2）在檢查完裝置氣密性后，從乙處均勻通入O₂，在實(shí)驗(yàn)中先加熱催化劑后滴加濃硫酸，這樣操作后在裝置I和裝置Ⅱ之間發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃．
（3）發(fā)生裝置的分液漏斗上接橡皮管甲的目的是保持恒壓，使分液漏斗中液體順利流下．
（4）用126g Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，繼續(xù)通入O₂一段時(shí)間，若測(cè)得裝置Ⅲ增重了51.2g，則實(shí)驗(yàn)中SO₂的轉(zhuǎn)化率為20%．

Answer 1

分析 （1）圓底燒瓶中所發(fā)生的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；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）先加熱催化劑再進(jìn)行滴加濃硫酸操作，是為保證生成的二氧化硫盡可能的轉(zhuǎn)化為三氧化硫；
（3）發(fā)生裝置的分液漏斗上接橡皮管甲的目的是保持恒壓，使分液漏斗中液體順利流下；
（4）根據(jù)S元素守恒Na₂SO₃～SO₂，計(jì)算消耗的物質(zhì)的量，可計(jì)算轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（1）圓底燒瓶中所發(fā)生的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；SO₂轉(zhuǎn)化成SO₃之前必須對(duì)二氧化硫進(jìn)行干燥，可以用裝置B中濃硫酸干燥，SO₃的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃，當(dāng)溫度低于 16.8℃時(shí)，通過(guò)裝置D中的冰水冷卻，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裝置C中燒堿溶液吸收，字母序號(hào)依次B；D；C；
故答案為：B；D；C；
（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)，這樣操作后在裝置I和裝置Ⅱ之間發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃；
故答案為：2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃；
（3）發(fā)生裝置的分液漏斗上接橡皮管甲的目的是保持恒壓，使分液漏斗中液體順利流下，故答案為：保持恒壓，使分液漏斗中液體順利流下；
（4）用126g Na₂SO₃粉末物質(zhì)的量=$\frac{126g}{126g/mol}$=1mol，與足量濃硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，繼續(xù)通入O₂一段時(shí)間，若測(cè)得裝置Ⅲ增重了51.2g，根據(jù)元素守恒Na₂SO₃～SO₂，則1mol會(huì)生成二氧化硫1mol，裝置Ⅲ增重了51.2g，說(shuō)明剩余的二氧化硫?yàn)?1.2g，物質(zhì)的量=$\frac{51.2g}{64g/mol}$=0.8mol，
所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{1mol-0.8mol}{1mol}$×100%=20%，
故答案為：20%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題；試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力．