Question

2012年冬天，我國(guó)城市空氣污染狀況受到人們的強(qiáng)烈關(guān)注。在空氣質(zhì)量報(bào)告中，SO₂的指數(shù)是衡量空氣質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。為了測(cè)定空氣中的SO₂含量，有三位同學(xué)分別采用了以下三種測(cè)定方法。

I．氧化還原法：甲同學(xué)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI設(shè)計(jì)了如下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（1）該實(shí)驗(yàn)需80ml濃度為5×10^-4mol/L的碘

溶液，甲同學(xué)應(yīng)選擇  ml的容量瓶進(jìn)行配制。

（2）廣口瓶中使用多孔球泡的目的是          。

（3）在甲同學(xué)所配碘溶液濃度準(zhǔn)確，并且量取藥品及 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各種讀數(shù)均無(wú)錯(cuò)誤的情況下，利用上述裝置所測(cè)定的SO₂含量仍然比實(shí)際含量低，請(qǐng)分析其中可能的原因（至少寫(xiě)兩種原因）

                                                     

II．重量法：乙同學(xué)擬用實(shí)驗(yàn)室常用儀器組成簡(jiǎn)易裝置測(cè)定空氣中的SO₂含量。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)下：

按如下實(shí)驗(yàn)裝置圖安裝好儀器，在廣口瓶中盛放足量的H₂O₂水溶液，用規(guī)格為20ml的針筒抽氣100次，使空氣中的SO₂被H₂O₂水溶液充分吸收（SO₂+H₂O₂=H₂SO₄）。在吸收后的水溶液中加入足量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀（H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl），經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥等步驟后進(jìn)行稱量，得白色固體0．18mg。

（4）取樣處空氣中SO₂含量為     mg/L（精確到0.001）。

（5）現(xiàn)查閱資料知，常溫下BaSO₃的K_sp為5．48×10^-7，飽和亞硫酸溶液中c(SO₃^2-)=6.3×10^-8mol/L。有同學(xué)認(rèn)為以上實(shí)驗(yàn)不必用H₂O₂吸收SO₂，直接用0.lmol/L BaCl₂溶液來(lái)吸收SO₂即可產(chǎn)生沉淀，你認(rèn)為這樣做      （填“正確”或“不正確”），請(qǐng)利用以上數(shù)據(jù)簡(jiǎn)述理由      。

III．儀器法：丙同學(xué)直接使用一種SO₂濃度智能監(jiān)測(cè)儀測(cè)定空氣中的SO₂含量，這種監(jiān)測(cè)儀是利用電化學(xué)原理，根據(jù)電池產(chǎn)生電流的強(qiáng)度來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量SO₂濃度的。該電池總的化學(xué)反應(yīng)原理為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄。

（6）請(qǐng)寫(xiě)出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：            。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）100ml  (2分)

（2）多孔球泡有利于氣體與溶液的接觸面積，有利于充分吸收SO₂ 氣體；(2分)

（3）裝置的氣密性不好；棉花球不干燥吸收部SO₂ 氣體等；（只要答案合理均可給分）；(2分)

（4）0.025 mg (2分)

（5）不正確(2分)；因?yàn)槿芤褐?cBa²⁺ =0.lmol/L，_CSO₃^2- 小于6.3×10^-8 其乘積小于BaSO₃的K_sp

所以不會(huì)產(chǎn)生沉淀(2分)

（6）SO₂-2e+2H₂O=4H⁺+ SO₄^2-(2分)

【解析】

試題分析：抓住本題的關(guān)鍵是測(cè)定空氣中的SO₂含量，分別用氧化還原法、重量法、儀器法來(lái)進(jìn)行測(cè)定；

（1）常用的容量瓶容積有100 ml、250 ml、500ml、1000 ml，配置80 ml溶液選用100 ml合適；

（2）增大氣體與溶液的接觸面積，有利于充分吸收SO₂ 氣體；

（3）只要是引起SO₂ 沒(méi)有和碘溶液反應(yīng)的都會(huì)造成所測(cè)定的SO₂含量仍然比實(shí)際含量低；

（4）抽氣100次氣體體積為2000 ml，即2 L，得到沉淀0.18 mg  根據(jù)SO₂~H₂SO₄~BaSO₄↓

                                                               64           233

                                                               X            0.18 mg

X=0.049 mg   則每升空氣中SO₂含量為0.025 mg

（5）濃度離子積Qc＜K_sp 沒(méi)有沉淀生成；Qc=K_sp 溶液達(dá)到沉淀溶解平衡；Qc＞K_sp ，溶液有沉淀生成；因?yàn)槿芤褐?cBa²⁺ =0.lmol/L，_CSO₃^2- 小于6.3×10^-8 其乘積小于BaSO₃的K_sp 所以不會(huì)產(chǎn)生沉淀， 溶液有沉淀生成

（6）負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

考點(diǎn)：本題以探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，考察學(xué)生解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。以及化學(xué)計(jì)算、電化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)。