Question

11．空氣中的SO₂含量和可吸入顆粒的含量（可用g/cm³表示）都是重要的空氣質量指標．在工業生產上規定：空氣中二氧化硫的最大允許排放濃度不得超過0.02mg/L．
（1）為測定某地方的空氣中SO₂和可吸入顆粒的含量，查閱資料得知：可用含有一定量碘的溶液測定空氣中的SO₂含量，反應方程式是：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI．甲同學設計了如圖1所示的實驗裝置：

①應用上述裝置測定空氣中的SO₂含量和可吸入顆粒的含量，除測定氣體流速（單位：cm³/min）外，還需要測定溶液藍色恰好褪去所需的時間 和吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質量．
②已知：碘單質微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度．
請你協助甲同學完成稀碘溶液的配制：
第一步：準確稱取1.27g碘單質加入燒杯中，同時加入少量碘化鉀固體；
第二步：加適量水使之完全溶解，然后加水至溶液體積為1000mL；
第三步：從第二步所得溶液中，取出10.00mL溶液加入稀釋至100mL．
（2）乙同學擬用下列簡易裝置測定空氣中的SO₂含量：準確取50mL第三步所得的碘溶液，注入圖2所示廣口瓶中，加2～3滴淀粉指示劑，此時溶液呈藍色．在指定的測定地點抽氣，每次抽氣100mL，直到溶液的藍色全部褪盡為止，記錄抽氣次數（n）．
①假設乙同學的測量是準確的，乙同學抽氣的次數至少為800次，方可說明該地空氣中的SO₂含量符合排放標準．
②如果乙同學用該方法測量空氣中SO₂的含量時，所測得的數值比實際含量低，請你對其可能原因（假設溶液配制、稱量或量取及各種讀數均無錯誤）提出合理假設：抽氣速度過快或_．
③丙同學認為：乙同學的實驗方案需要抽氣的次數太多，操作麻煩．與乙討論后，決定只需抽氣100次以下，即可說明空氣中的SO₂含量符合排放標準．請你設計合理的改進方案：將50mL的碘溶液的體積減小為5mL，并將廣口瓶改為試管．

Answer 1

分析 （1）測定出氣體流速、溶液藍色恰好褪去所需的時間可以計算空氣中的SO₂含量；
稱量出吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質量，可以計算可吸入顆粒的含量；
稀碘溶液時，加入適量的碘化鉀可以促進碘的溶解；
（2）根據空氣中二氧化硫的最大允許排放濃度和碘溶液體積、濃度可以計算抽氣的次數至少為多少次時，方可說明該地空氣中的SO₂含量符合排放標準；
如果抽氣速度過快，部分二氧化硫可能來不及和碘水反應；
如果裝置漏氣時，部分二氧化硫會逸散出廣口瓶．

解答 解：（1）①應用上述裝置測定空氣中的SO₂含量和可吸入顆粒的含量，除測定氣體流速（單位：cm³/min）外，還需要測定溶液藍色恰好褪去所需的時間和吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質量，測定出氣體流速和溶液藍色恰好褪去所需的時間，可以計算空氣中的SO₂含量；稱量出吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質量，可以計算可吸入顆粒的含量．
故填：溶液藍色恰好褪去所需的時間；吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質量．
②第一步：準確稱取1.27g碘單質加入燒杯中，同時加入少量碘化鉀固體，以加快碘的溶解．
故填：同時加入少量碘化鉀固體．
（2）①設與50mL第三步所得的碘溶液反應的二氧化硫質量為x，
第三步所得的碘溶液的質量分數是1.27×10^-2%，稀碘溶液的密度近似等于水的密度，
SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI，
64 254
x  1.27×10^-2%×50g
$\frac{64}{x}$=$\frac{254}{1.27×10-2%×50g}$，
x=1.6mg，
設該地空氣中的SO₂含量符合排放標準時，乙同學抽氣的次數至少為y，
根據題意有：$\frac{1.6mg}{0.1L×y}$=0.02mg/L，
y=800次，
故填：800．
②如果抽氣速度過快，部分二氧化硫可能來不及和碘水反應，從而導致測得的數值比實際含量低；
如果裝置漏氣時，部分二氧化硫會逸散出廣口瓶，從而導致測得的數值比實際含量低．
故答案為：抽氣速度過快；裝置漏氣．
③合理的改進方案是：將50mL的碘溶液的體積減小為5mL，并將廣口瓶改為試管．
故填：將50mL的碘溶液的體積減小為5mL，并將廣口瓶改為試管．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．