Question

利用如圖所示裝置（夾持裝置已略去）模擬工業(yè)生產(chǎn)SO₂催化氧化反應(yīng)，以探究反應(yīng)產(chǎn)物，并測定此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置D錐形瓶中溶液產(chǎn)生白色沉淀，裝置E中溶液褪色．

（1）裝置D使用冰水浴的作用是

 

．
（2）在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)持續(xù)不斷通入O₂的原因是

 

．
（3）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康腄中錐形瓶盛放的溶液應(yīng)該是

 

．
A．足量澄清石灰水      B．足量小蘇打溶液
C．足量的氯化鋇溶液    D．足量硝酸鋇溶液
（4）若D中錐形瓶盛放的是足量氯化鋇和硝酸的混合溶液，發(fā)現(xiàn)瓶中除生成白色沉淀外還有紅棕色氣體產(chǎn)生，則在溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

（5）若裝置F中有40mL 2.5mol/L NaOH溶液，反應(yīng)后增重4.8g，則裝置F中發(fā)生總反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

（6）若從錐形瓶溶液中得到的沉淀質(zhì)量為mg，要測定該條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要測定的數(shù)據(jù)是

 

．
A．裝置F增加的質(zhì)量ag
B．裝置A中亞硫酸鈉減少的質(zhì)量bg
C．裝置B增加的質(zhì)量cg
D．裝置E增加的質(zhì)量dg
此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是

 

．（列式表示）．

Answer 1

分析：（1）裝置Ⅱ的作用是冷卻裝置，避免三氧化硫在被溶液吸收時(shí)產(chǎn)生大量的酸霧；
（2）二氧化硫與氧氣的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，增大氧氣濃度可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；不斷通入氧氣，可以將反應(yīng)裝置中的二氧化硫和三氧化硫被后面的裝置吸收；
（3）裝置D的作用是吸收混合氣體中的三氧化硫，不能使二氧化硫參與反應(yīng)，據(jù)此進(jìn)行分析合理的試劑；
（4）硝酸能夠?qū)⒍�氧化硫氧化成硫酸根離子，硫酸根離子與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，同時(shí)有一氧化氮?dú)怏w產(chǎn)生，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（5）若裝置F中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液，反應(yīng)后增重4.8g，吸收的為二氧化硫氣體，依據(jù)反應(yīng)方程式及二氧化硫氫氧化鈉物質(zhì)的量進(jìn)行分析判斷生成產(chǎn)物，然后寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可；
（6）若計(jì)算二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，需要知道生成的三氧化硫的物質(zhì)的量和反應(yīng)前二氧化硫的物質(zhì)的量或反應(yīng)后剩余的二氧化硫的物質(zhì)的量，據(jù)此進(jìn)行分析；根據(jù)選擇的數(shù)據(jù)及題中已知數(shù)據(jù)計(jì)算出二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）裝置Ⅱ的冰水能夠降低反應(yīng)體系的溫度，避免三氧化硫在與裝置D中的溶液反應(yīng)時(shí)生成酸霧，影響吸收效果，
故答案為：降低反應(yīng)體系溫度，防止大量酸霧產(chǎn)生；
（2）增大反應(yīng)物氧氣的濃度，可以通過二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，且通過不斷通入氧氣，可以將裝置中的三氧化硫和二氧化硫驅(qū)趕到后面的裝置中，以便被充分吸收，
故答案為：增大二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，使三氧化硫、二氧化硫充分被后續(xù)裝置吸收；
（3）A．澄清石灰水能夠與二氧化硫反應(yīng)，無法達(dá)到測定三氧化硫的目的，故A錯(cuò)誤；  
B．足量小蘇打溶液，亞硫酸的酸性大于碳酸，二氧化硫能夠與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)，無法滿足測定三氧化硫合理的目的，故B錯(cuò)誤；
C．足量的氯化鋇溶液，二氧化硫不與氯化鋇溶液反應(yīng)，而三氧化硫能夠與氯化鋇溶液反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，可以沉淀三氧化硫的含量，故C正確；    
D．足量硝酸鋇溶液，二氧化硫能夠與硝酸鋇溶液反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，無法達(dá)到沉淀三氧化硫的目的，故D錯(cuò)誤；
故選：C；
（4）生成白色沉淀為硫酸鋇、紅棕色氣體為一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成的二氧化氮，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案為：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（5）若n（SO₂）：n（NaOH）=1：2反應(yīng)按照反應(yīng)：SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；若n（SO₂）：n（NaOH）=1：1，反應(yīng)按照反應(yīng)SO₂+NaOH═NaHSO₃；裝置Ⅳ中有40mL 2.5mol?L^-1 NaOH溶液中n（NaOH）=0.1mol，n（SO₂）=

4.8g

64g/mol

=0.075mol；n（SO₂）：n（NaOH）=0.075：0.1=3：4，所以生成產(chǎn)物為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉；
設(shè)生成亞硫酸鈉xmol、亞硫酸氫鈉ymol，
則：

x+y=0.075 2x+y=0.1

，解得：

x=0.025 y=0.05

，
即n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=1：2，
所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O，
故答案為：3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O；
（6）若從錐形瓶溶液中得到的沉淀質(zhì)量為mg，則mg為硫酸鋇沉淀，n（BaSO₄）=n（SO₃）=

m

233

mol，已經(jīng)知道轉(zhuǎn)化了的二氧化硫，只要再告訴反應(yīng)前的二氧化硫的物質(zhì)的量或者反應(yīng)后的二氧化硫的物質(zhì)的量，就可以計(jì)算出二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要測定的數(shù)據(jù)為B或者AD，
若裝置A中亞硫酸鈉減少的質(zhì)量bg，則生成的二氧化硫的物質(zhì)的量為：n（Na₂SO₃）=n（SO₂）

b

126

mol，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：

m 233

b 126

×100%；
若知道裝置F增加的質(zhì)量ag、裝置E增加的質(zhì)量dg，則剩余的二氧化硫的物質(zhì)的量為：

a+d

64

mol，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：

m 233

m 233 + a+d 64

×100%，
故答案為：B或AD；

m 233

b 126

×100%或

m 233

m 233 + a+d 64

×100%．

點(diǎn)評：本題考查了二氧化硫性質(zhì)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟和實(shí)驗(yàn)方案的確定應(yīng)根據(jù)題干要求分析判斷，關(guān)鍵是讀懂題干信息，依據(jù)題干條件計(jì)算判斷，題目難度較大．