Question

15．實驗室常用亞硫酸鈉固體和70%的濃硫酸制備SO₂氣體，反應方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，請設計一套實驗裝置，收集一試管干燥的SO₂氣體．
（1）在下面方框中，A表示由分液漏斗和錐形瓶組成的氣體發(fā)生器，請在答題卡上的A后完成該反應的實驗裝置示意圖（夾持裝置、連接膠管不必畫出，尾氣處理部分必須畫出，需要加熱的儀器下方用△標出），按氣流方向在每件儀器下方標出字母B、C…；其它可選用的儀器（數(shù)量不限）簡易表示如下：
（2）根據(jù)方框中的裝置圖甲，在答題卡上填寫下表（可不填滿） 

儀器標號	儀器中所加物質	作用
A	亞硫酸鈉、濃硫酸	產生SO2

（3）某實驗小組用如圖乙裝置測定收集到的氣體中SO₂的含量，反應管中裝有酸性高猛酸鉀溶液．
①SO₂和酸性高猛酸鉀溶液發(fā)生反應的離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．
②反應管內溶液紫紅色消失后，若沒有及時停止通氣，則測得的SO₂含量偏低（選填：“偏高”、“偏低”或“無影響”）
③若酸性高猛酸鉀溶液體積為V₁mL，濃度為cmol/L，量氣管內增加的水的體積為V₂mL（已折算成標準狀況下的體積）．用c、V₁、V₂表示SO₂的體積百分含量為=$\frac{56{V}_{1}c}{56{V}_{1}c+V{\;}_{2}}$×100%．

Answer 1

分析 （1）制備氣體的一般裝置：發(fā)生裝置、凈化裝置、收集裝置，據(jù)此解答；
（2）依據(jù)設計步驟和試劑選擇用亞硫酸鈉與濃硫酸制備純凈、干燥的二氧化硫，需要在裝置A中加入亞硫酸鈉，分液漏斗中加入濃硫酸，二氧化硫中含有水蒸氣，通過濃硫酸除去水蒸氣，在集氣瓶中收集純凈干燥的氯氣，最后用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫防止污染空氣；
（3）①高錳酸根離子在酸性環(huán)境下具有強的氧化性，能夠氧化二氧化硫生成硫酸根離子；
②反應管內溶液紫紅色消失時，SO₂與反應管內所含的高錳酸根離子恰好反應，若沒及時停止通氣，則未反應的SO₂氣體也排水到量氣管；
③根據(jù)反應：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，n（SO₂）=2.5V₁c×10^-3mol，依據(jù)V=Vmn計算二氧化硫的體積，然后計算二氧化硫的百分含量．

解答 解：（1）制備氣體的一般裝置：發(fā)生裝置、凈化裝置、收集裝置，依據(jù)反應方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，制備干燥的二氧化硫需要在A中加入亞硫酸鈉固體，分液漏斗中加入濃硫酸，加熱反應生成二氧化硫，二氧化硫中含有水蒸氣，需要通過濃硫酸除去水蒸氣，在集氣瓶中收集純凈干燥的二氧化硫，最后用氫氧化鈉溶液吸收過量的二氧化硫防止污染空，如圖，
故答案為：；

（2）依據(jù)設計步驟和試劑選擇用亞硫酸鈉與濃硫酸制備純凈、干燥的二氧化硫，需要在裝置A中加入亞硫酸鈉，分液漏斗中加入濃硫酸，二氧化硫中含有水蒸氣，通過濃硫酸除去水蒸氣，在集氣瓶中收集純凈干燥的氯氣，最后用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫防止污染空氣；
故答案為：

儀器標號	儀器中所加物質	作用
A	亞硫酸鈉、濃硫酸	產生SO2
B	濃硫酸	除去水蒸氣
C
D	氫氧化鈉溶液	吸收過量的二氧化硫，防止空氣污染

（3）①高錳酸根離子在酸性環(huán)境下具有強的氧化性，能夠氧化二氧化硫生成硫酸根離子．離子方程式：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
②反應管內溶液紫紅色消失后，若沒有及時停止通氣，“沒有及時停止通氣”就會使得V（混合氣體）增大，則二氧化硫的含量偏低；
故答案為：偏低；
③根據(jù)反應：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，n（SO₂）=2.5V₁c×10^-3mol，其標況下體積=2.5V₁c×10^-3mol×22.4L/mol=22.4×2.5V₁c×10^-3L，即22.4×2.5V₁cml=56V₁cml；所以SO₂的體積百分含量為=$\frac{56{V}_{1}c}{56{V}_{1}c+V{\;}_{2}}$×100%；
故答案為：$\frac{56{V}_{1}c}{56{V}_{1}c+V{\;}_{2}}$×100%．

點評 本題考查的是二氧化硫的制備、性質、實驗誤差的判斷，熟悉實驗原理是解題關鍵，注意二氧化硫含量誤差分析和SO₂的百分含量計算，題目難度中等．