Question

用如图装置可以进行测定SO₂转化成SO₃的转化率的实验．已知SO₃的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃．已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为：Na₂SO₃（s）+H₂SO₄（85%）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O

（1）根据实验需要，应该在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接合适的装置．请从图A～E装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接的装置分别是

B

、

A

、

E

．

（2）从乙处均匀通入O₂，为使SO₂有较高的转化率，实验中在加热催化剂与滴加浓硫酸的顺序中，首先应采取的操作是

先加热催化剂再滴入浓硫酸

．
（3）有一小组在实验中发现，SO₂气体产生缓慢，以致后续实验现象不明显，但又不存在气密性问题，请你推测可能的原因并说明相应的验证方法（可以不填满）．
①原因

Na₂SO₃变质

，验证方法

取待测试样于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量稀盐酸，再滴入BaCl₂溶液有白色沉淀生成，则证明该Na₂SO₃固体变质

；
②原因

不是浓硫酸

，验证方法

用洁净玻璃棒蘸取待测试样，涂白纸不变黑，则证明该溶液不是浓硫酸

；
③原因

无

，验证方法

无

．
（4）将SO₂通入含1.5mol氯酸的溶液中，可生成一种强酸和一种氧化物，若有1.5×6.02×10²³个电子转移时，该反应的化学方程式

SO₂+2HClO₃=H₂SO₄+2ClO₂

．
（5）用amolNa₂SO₃粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O₂一段时间后，测得装置Ⅲ增重了bg，则实验中SO₂的转化率为

1600a-25b

16a

%（用含a、b的代数式填写）

Answer 1

分析：（1）二氧化硫的干燥用浓硫酸，当温度低于16.8℃可以获得三氧化硫的晶体，尾气处理用烧碱溶液；
（2）为保证生成的二氧化硫尽可能的转化为三氧化硫，应先加热催化剂再进行滴加浓硫酸操作；
（3）亚硫酸钠变质会生成硫酸钠，根据检验亚硫酸钠中硫酸根是否存在来证明结论；亚硫酸钠和稀硫酸反应产生的二氧化硫速率很慢；
（4）SO₂通入含1.0mol次氯酸的溶液中，根据转移的电子数来确定两种强酸；
（5）根据S元素守恒计算消耗的物质的量，可计算转化率．

解答：解：（1）SO₂转化成SO₃之前必须对二氧化硫进行干燥，可以用浓硫酸，SO₃的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃，当温度低于 16.8℃时，三氧化硫以晶体状态存在，二氧化硫、三氧化硫的尾气处理用烧碱溶液吸收，故答案为：B；A；E；
（2）为保证生成的二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫，应先加热催化剂再进行滴加浓硫酸操作，保证生成的二氧化硫尽可能的参与反应，故答案为：先加热催化剂再滴入浓硫酸；
（3）影像化学反应速率的因素有：浓度、温度等，亚硫酸钠变质会生成硫酸钠，硫酸钠和浓硫酸不反应；此外亚硫酸钠和稀硫酸反应产生的二氧化硫速率会很慢，可能的原因是Na₂SO₃变质或不是浓硫酸；可通过取待测试样于试管中，加适量的蒸馏水配成溶液，滴加足量的稀盐酸，再加入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成，则证明该亚硫酸钠已变质或者用洁净的玻璃棒沾取待测试样，滴到白纸上，如果不变黑，则证明该溶液不是浓硫酸，
故答案为：Na₂SO₃变质；取待测试样于试管中，加适量的蒸馏水配成溶液，滴加足量的稀盐酸，再加入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成，则证明该亚硫酸钠已变质；不是浓硫酸；用洁净的玻璃棒沾取待测试样，滴到白纸上，如果不变黑，则证明该溶液不是浓硫酸；
（4）SO₂通入含1.0mol次氯酸的溶液中，转移的电子为2mol，所以是1molSO₂和1mol次氯酸反应生成盐酸和硫酸，
故答案为：SO₂+H₂O+HClO═HCl+H₂SO₄；
（5）根据元素守恒Na₂SO₃～SO₂，则amol会生成二氧化硫amol，装置Ⅲ增重了bg，说明剩余的二氧化硫为bg
（即

bg

64g/mol

=

b

64

mol），所以二氧化硫的转化率=

a- b 64

a

×100%=

1600a-25b

16a

%，
故答案为：

1600a-25b

16a

%（或者

64a-b

64a

×100%）．

点评：本题主要考查了二氧化硫的性质以及离子的检验等知识，综合性较强，难度较大，考查学生分析和解决问题的能力．