Question

2012年冬天，我國城市空氣污染狀況受到人們的強(qiáng)烈關(guān)注．在空氣質(zhì)量報(bào)告中，SO₂的指數(shù)是衡量空氣質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)．為了測定空氣中的SO₂含量，有三位同學(xué)分別采用了以下測定方法．

I．氧化還原法：甲同學(xué)擬采用圖1所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（1）該實(shí)驗(yàn)需要80mL5×10^-4mol/L的碘溶液，甲同學(xué)應(yīng)稱量I₂______g（精確到0.001），選擇
______mL的容量瓶進(jìn)行配制．該實(shí)驗(yàn)所涉及的氧化還原反應(yīng)原理為______（用化學(xué)方程式表示），該實(shí)驗(yàn)原理是利用了SO₂的______性．
（2）在甲同學(xué)所配碘溶液濃度準(zhǔn)確，并且量取藥品及實(shí)驗(yàn)過程中各種讀數(shù)均無錯誤的情況下，利用上述裝置所測定的SO₂含量仍然比實(shí)際含量低，請分析其中可能的原因______．
Ⅱ．重量法：乙同學(xué)擬用圖2所示簡易裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)操作如下：按圖安裝好儀器，在廣口瓶中盛放足量的H₂O₂水溶液，用規(guī)格為20mL．的針筒抽氣100次，使空氣中的SO₂被H₂O₂水溶液充分吸收（SO₂+H₂O₂═H₂SO₄）．在吸收后的水溶液中加入足量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥等步驟后進(jìn)行稱量，得白色固體0.182mg．
（3）取樣處空氣中SO₂含量為______mg/L（精確到0.001）．
（4）已知，常溫下BaSO₃的K_SP為5.48×10^-7飽和亞硫酸溶液中c（SO^2-₃）=6.3×10^-8mol/L．
有同學(xué)認(rèn)為以上實(shí)驗(yàn)不必用H₂O₂吸收SO₂，直接用0.1mol/L BaCl₂溶液來吸收SO₂即可產(chǎn)生沉淀，請用以上數(shù)據(jù)分析這樣做是否可行______．
III．儀器法：丙同學(xué)直接使用一種SO₂濃度智能監(jiān)測儀測定空氣中的SO₂含量，這種監(jiān)測儀是利用電化學(xué)原理，根據(jù)電池產(chǎn)生電流的強(qiáng)度來準(zhǔn)確測量SO₂濃度的．該電池總的化學(xué)反應(yīng)原理為：2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄
（5）請寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)數(shù)據(jù)算出需要碘的質(zhì)量；需要100mL容量瓶；碘和二氧化硫的反應(yīng)方程式；利用化合價(jià)變化判斷；
（2）從裝置的嚴(yán)密性、二氧化硫的溶解性、棉花團(tuán)的干燥性等方面考慮；
（3）根據(jù)S原子質(zhì)量守恒，生成硫酸鋇的物質(zhì)的量就等于二氧化硫的物質(zhì)的量，計(jì)算出空氣中二氧化硫的含量；
（4）根據(jù)亞硫酸鋇的溶度積，比較溶液中的c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）乘積與K_SP（BaSO₃）大小關(guān)系，從而判斷是否生成沉淀；
（5）負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)原理寫出負(fù)極電極反應(yīng)．
解答：解：（1）需要配制100mL溶液，溶液中碘的物質(zhì)的量是：0.1L×5×10^-4mol/L=5×10^-5mol，碘的質(zhì)量是：254g/mol×5×10^-5mol=0.0127g≈0.013g，配制80mL溶液，沒有80mL容量瓶，所以需要配制100mL溶液，選擇100mL容量瓶；二氧化硫和碘反應(yīng)的方程式是：I₂+2H₂O+SO₂=H₂SO₄+2HI，二氧化硫表現(xiàn)了還原性，
故答案是：0.13g；100； I₂+2H₂O+SO₂=H₂SO₄+2HI；還原性；
（2）二氧化硫含量減少的原因有：裝置氣密性差、抽氣速度過快、二氧化硫易溶于水而裝置中的棉花團(tuán)不干燥、部分二氧化硫溶于水后與水中溶解的少量氧氣反應(yīng)生成硫酸而損失等，
故答案是：裝置氣密性差、抽氣速度過快、二氧化硫易溶于水而裝置中的棉花團(tuán)不干燥、部分二氧化硫溶于水后與水中溶解的少量氧氣反應(yīng)生成硫酸而損失等（其他合理答案即可）
（3）白色沉淀是硫酸鋇沉淀，物質(zhì)的量是：=7.811×10^-7mol，取樣處空氣中SO₂含量為：≈0.025mg/L，
故答案是：0.025；
（4）因溶液中c（Ba²⁺）=0.1mol/L，c（SO₄^2-）≤6.3×10^-8mol/L，其離子積c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，所以直接用直接用0.1mol/L BaCl₂溶液來吸收SO₂不能產(chǎn)生BaSO₃沉淀，
故答案是：c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，不會生成沉淀，不可以用氯化鋇溶液吸收二氧化硫；
（5）電池總的化學(xué)反應(yīng)原理為：2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極是二氧化硫失去電子生成硫酸根離子的反應(yīng)，電極離子反應(yīng)方程式是：SO₂+2H₂O-2e^-═2SO₄^2-+4H⁺，
故答案是：SO₂+2H₂O-2e^-═2SO₄^2-+4H⁺．
點(diǎn)評：本題考查了探究空氣中二氧化硫含量的方法，涉及了濃度計(jì)算、化學(xué)方程式的書寫等知識，題量比較大，難度稍高．