Question

一混合氣體中含有SO₂、N₂、O₂，化學興趣小組的同學欲測定其中SO₂的體積分數，下圖是他們在測定中使用的部分實驗裝置：
（1）在方框中畫出所缺實驗裝置并標明所用試劑；
（2）當裝置①中出現

 

現象時，應立即停止通氣．若此時沒有及時停止通氣，則測定的SO₂體積分數

 

（選填“偏高”、“偏低”或“不受影響”）；若通入氣體速度過快，則測定的SO₂體積分數

 

（選填“偏高”、“偏低”或“不受響”）；
（3）裝置①中發(fā)生反應的離子方程式為

 

；
（4）你認為下列試劑中，可以用來代替試管中碘的淀粉溶液的是

 

（填編號）；
A．酸性KMnO₄溶液      B．NaOH溶液      C．溴水      D．氨水
（5）若碘溶液的濃度為0.05mol/L、體積為10mL，收集到的N₂和O₂的體積為148.8mL（已折換為標準狀況下的體積），SO₂體積分數為

 

．

Answer 1

分析：（1）實驗通過裝置①后，二氧化硫被吸收，再測定剩余氣體的體積，進而確定空氣中二氧化硫的體積，故采取排液體的方法測定剩余氣體的體積；
（2）反應管內溶液藍色消失后，沒有及時停止通氣，與碘反應時二氧化硫過量，導致測定的剩余氣體的體積偏大，導致測得的SO₂的含量偏低；
通入氣體的速率過快，二氧化硫來不及被完全吸收，部分二氧化硫排出，導致測定的剩余氣體的體積偏大，導致測得的SO₂的含量偏低；
（3）二氧化硫和碘單質反應生成碘化氫和硫酸，據此寫出離子方程式；
（4）裝置①的作用是反應吸收二氧化硫，故裝置內的溶液不能吸收其他氣體成分．結合選項各物質的性質判斷；
（5）溶液藍色剛好褪去說明碘單質恰好反應和二氧化硫反應，結合化學方程式計算得到二氧化硫物質的量，收集到的N₂和O₂的體積為148.8mL計算物質的量，得到二氧化硫的體積分數可以利用物質的量分數計算．

解答：解：（1）實驗通過裝置①后，二氧化硫被吸收，再測定剩余氣體的體積，進而確定空氣中二氧化硫的體積，故采取排液體的方法測定剩余氣體的體積，由于氮氣和氧氣不溶于水，故可以用排水法測定剩余氣體體積，裝置圖為，
故答案為：；
（2）溶液藍色剛好褪去，應及時停止通氣，若反應管內溶液藍色消失后，沒有及時停止通氣，與碘反應時二氧化硫過量，導致測定的剩余氣體的體積偏大，測定的二氧化硫的體積偏小，導致測得的SO₂的含量偏低；
通入氣體的速率過快，二氧化硫來不及被完全吸收，部分二氧化硫排出，導致測定的剩余氣體的體積偏大，測定的二氧化硫的體積偏小，導致測得的SO₂的含量偏低，
故答案為：溶液藍色剛好褪去；偏低；偏低；
（3）二氧化硫和碘單質反應生成碘化氫和硫酸，據此寫出裝置①中發(fā)生反應的離子方程式為SO₂+I₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，
故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；
（4）裝置①的作用是反應吸收二氧化硫，故裝置內的溶液不能吸收其他氣體成分；
A、高錳酸鉀溶液氧化二氧化硫，不吸收其他氣體，不影響剩余氣體體積的測定，故A正確；
B、氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化硫，但不能判斷是否吸收完全，測定的SO₂的含量會產生誤差，故B錯誤；
C、溴水溶液用于吸收二氧化硫，吸收二氧化硫現象明顯，可以代替，故C正確；
D、氨水溶液吸收二氧化硫，是否完全無現象判斷，故D錯誤．
故選：AC；
（5）若碘溶液的濃度為0.05mol/L、體積為10mL，物質的量=0.05mol/L×0.010L=0.0005mol，二氧化硫物質的量為0.0005mol，標準狀況下體積=0.0005mol×22.4L/mol=0.0112L，收集到的N₂和O₂的體積為148.8mL（已折換為標準狀況下的體積），SO₂體積分數=

0.0112L

0.0112L+0.1488L

×100%=7%，
故答案為：7%．

點評：本題考查學生對實驗原理與裝置的理解，對實驗方案的評價、作圖能力、化學計算等，難度中等，是對所學知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與分析問題、解決問題能力，題目難度中等．