Question

某校活动小组用下图所示装置及所给药品（图中夹持仪器已略去）探究工业制硫酸接触室中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率．已知C中的浓硫酸含溶质m mol，假设气体进入C和D时分别被完全吸收，且忽略装置内空气中的CO₂．

请回答下列问题：
（1）已知0.5molSO₂被O₂氧化成气态SO₃，放出49.15kJ热量，反应的热化学方程式为______．
（2）实验时A中氧气导管冒出的气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近，其目的是______；装置C中浓硫酸的作用为______．
（3）停止通入SO₂，熄灭酒精后，为使残留在装置中的SO₂、SO₃被充分吸收，操作方法是______．
（4）实验结束后，稀释装置C中的溶液，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀质量为ωg．若装置D增加的质量为a g，则此条件下二氧化硫的转化率是______（用含字母的代数表示，结果可不化简）．

Answer 1

解：（1）已知0.5molSO₂被O₂氧化成气态SO₃，放出49.15kJ热量，则1molSO₂被O₂氧化成气态SO₃，放出98.3kJ热量，反应的热化学方程式为SO₂（g）+O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1，故答案为：SO₂（g）+O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1；
（2）依据反应2SO₂+O₂?2SO₃可知，反应是可逆反应，A中氧气导管冒出的气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近，说明氧气对反应是过量的，促使平衡正向进行，可提高二氧化硫的转化率；装置C中浓硫酸的作用是吸收SO₃，故答案为：提高二氧化硫的转化率；吸收SO₃；
（3）停止通入SO₂，熄灭酒精后，为使残留在装置中的SO₂、SO₃被充分吸收，用氧气把装置中的二氧化硫和三氧化硫赶到C装置中被浓硫酸吸收三氧化硫，二氧化硫赶入D装置中被氢氧化钠溶液吸收，故答案为：继续通入氧气一段时间；
（4）加入足量氯化钡生成沉淀为硫酸钡，实验结束后，稀释装置C中的溶液，C中是硫酸，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀质量为ωg判断为硫酸钡沉淀；若装置D增加的质量为a g，是剩余的二氧化硫的质量；气体进入C和D时分别被完全吸收，且忽略装置内空气中的CO₂；依据SO₂～SO₃～H₂SO₄～BaSO₄；根据反应关系计算反应的硫酸物质的量=硫酸钡物质的量=mol；已知C中的浓硫酸含溶质m mol，因此，反应生成硫酸的二氧化硫物质的量=（-m）mol；剩余二氧化硫物质的量=mol；所以二氧化硫的转化率=×100%，
故答案为：×100%．
分析：（1）依据热化学方程式的书写方法写出，按照热化学方程式二氧化硫的系数，计算得到放热数值，标注物质聚集状态；
（2）依据二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫是化学平衡，为提高二氧化硫转化率，氧气量略过量促进平衡正向进行；依据装置图分析C是吸收生成的三氧化硫生成硫酸的装置；
（3）为使残留在装置中的SO₂、SO₃被充分吸收，用氧气把装置中的二氧化硫和三氧化硫赶到C装置中被浓硫酸吸收三氧化硫，二氧化硫赶入D装置中被氢氧化钠溶液吸收；
（4）C中是硫酸，加入足量氯化钡生成沉淀为硫酸钡，已知C中的浓硫酸含溶质m mol，气体进入C和D时分别被完全吸收，且忽略装置内空气中的CO₂；依据硫元素守恒计算得到反应生成的二氧化硫物质的量，和剩余二氧化硫被氢氧化钠吸收的物质的量，根据转化率概念计算得到．
点评：本题考查了工业制硫酸的反应原理应用，热化学方程式的书写方法，化学平衡的影响因素，反应过程中的物质变化计算，实验过程中装置的应用，题目难度中等．