Question

目前測定空氣中SO₂含量主要用氧化還原反應(yīng)．已知SO₂氣體與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)時(shí)，MnO₄^- 被還原為Mn²⁺，SO₂被氧化成SO₄^2-．
為測定某地方的空氣中SO₂和可吸入顆粒的含量，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置：

①其中：或表示密閉容器； 表示氣體流速管（單位時(shí)間內(nèi)通過氣體的體積恒定，且無除塵和吸收氣體作用）；表示棉花；顆粒吸附劑可以吸收可吸入的顆粒；→表示氣體的流向．
②酸性KMnO₄溶液體積為200mL，濃度為0.1mol?L^-1．回答下列問題：
（1）配制200mL0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液，需用到的儀器按使用的先后順序依次有

天平

、玻璃棒、

燒杯

、

250mL容量瓶

、

膠頭滴管

．玻璃棒的作用是

攪拌和引流

．
（2）寫出并配平測定SO₂含量的離子方程式：

5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺

（3）若氣體流速管中氣體流速為acm³/min，當(dāng)tmin時(shí)酸性KMnO₄溶液恰好褪色，則空氣中SO₂的含量為

3.2

at

（g/cm³）．
（4）實(shí)驗(yàn)中棉花的作用是

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，使測量質(zhì)量不準(zhǔn)

；
若要測定空氣中可吸入顆粒的含量（g/L），還需要測出的數(shù)據(jù)是

吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量（或?qū)⒀b置用編號表示回答，或答顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量的增加值）．

（5）乙同學(xué)按照同樣的方法測量空氣中SO₂的含量，所測得的數(shù)值總是比實(shí)際含量偏低，最可能的原因是（假設(shè)溶液配制、稱量或量取及各種讀數(shù)均無錯(cuò)誤）：

通入氣流速率過快，二氧化硫未和酸性高錳酸鉀溶液充分反應(yīng)就已經(jīng)被排出

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)配制200mL0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液時(shí)，需要的操作步驟和每一步操作所需要的儀器分析；
（2）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，以此書寫離子方程式；
（3）根據(jù)反應(yīng)的離子方程式計(jì)算；
（4）棉花具有吸附性，可吸收氣流中的顆粒；
（5）如測得的數(shù)值總是比實(shí)際含量偏低，說明二氧化硫未和酸性高錳酸鉀溶液充分反應(yīng)．

解答：解：（1）配制200mL0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液，由于實(shí)驗(yàn)室沒有200mL容量瓶，應(yīng)用250mL容量瓶配制，需用托盤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，
故答案為：天平；燒杯；250mL容量瓶；膠頭滴管；攪拌和引流；
（2）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)的方程式為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（3）高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.2L×0.1moL/L=0.02moL，
根據(jù)反應(yīng)方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
可知atml空氣中含有SO₂的物質(zhì)的量為

5

2

×0.02mol=0.05mol，
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：

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，使測量質(zhì)量不準(zhǔn)，若要測定空氣中可吸入顆粒的含量（g/L），還需要測出的數(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：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，使測量質(zhì)量不準(zhǔn)；吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量（或?qū)⒀b置用編號表示回答，或答顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量的增加值）；
（5）如測得的數(shù)值總是比實(shí)際含量偏低，說明二氧化硫未和酸性高錳酸鉀溶液充分反應(yīng)，可能原因是氣流速率過快，
故答案為：通入氣流速率過快，二氧化硫未和酸性高錳酸鉀溶液充分反應(yīng)就已經(jīng)被排出；

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的組成和含量的測定，題目較難，本題注意實(shí)驗(yàn)的原理和操作方法的注意事項(xiàng)．