Question

8．某興趣小組在進行“硫在氧氣中燃燒”的實驗時發現產生的SO₂具有刺激性氣味，查閱資料得知它對人體有較大危害，如果直接排放到大氣中會污染空氣，于是他們對該實驗進行額改進，如圖所示：
①讓整個實驗室在密閉的集氣瓶中進行
②用高溫導熱陶瓷板代替燃燒匙可以避免硫與鐵或銅反應產生的實驗干擾
③用通電升溫代替在酒精燈上點燃可以避免燃燒產生SO₂逸散在空氣中
④最后用注射器將NaOH溶液注入集氣瓶中可以吸收反應產生的SO₂
已知：氣體的質量（數值上）=（氣體的體積/22.4）×氣體的相對分子質量．氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$，10%的NaOH溶液的密度約為1.1g/mL，請分析并回答下列問題（計算結果均保留一位小數）
（1）請你寫出NaOH溶液吸收SO₂的化學方程式
（2）若實驗中所有的集氣瓶的容積為1.12L，反應完全并且硫有剩余，為了將產生的二氧化硫完全吸收，至少需要注入濃度為10%的NaOH溶液多少毫升？
（3）該興趣小組在實驗中共注入了上述濃度的NaOH溶液20g，此時生成的Na₂SO₃溶液的質量分數是多少？

Answer 1

分析 （1）二氧化硫與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水；
（2）根據氣體的質量=（氣體的體積/22.4）×氣體的相對分子質量．氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$，計算氧氣的質量，及一步計算氫氧化鈉的質量和．
（3）根據溶質的質量分數公式分析；

解答 解：（1）二氧化硫與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水，化學方程式為：2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O；
（2）集氣瓶中氧氣的質量為$\frac{1}{5}$×$\frac{1.12}{22.4}×$32=0.32g根據方程式S+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$SO₂，2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O；可得2NaOH～O₂～Na₂SO₃；
設為了將產生的二氧化硫完全吸收需要氫氧化鈉的質量為x，生成亞硫酸鈉的質量為y，二氧化硫的質量為z
2NaOH～O₂～Na₂SO₃～SO₂；
80           32       126        64
x           0.32g       y         z
$\frac{80}{x}=\frac{32}{0.32g}$
x=0.80g
$\frac{32}{0.32g}=\frac{126}{y}$
y=1.26g
$\frac{32}{0.32g}=\frac{64}{z}$
z=0.64g
濃度為10%的NaOH溶液的質量為$\frac{0.80g}{10%}$=8.0g
濃度為10%的NaOH溶液的體積為$\frac{8.0g}{1.1g/mL}$=7.3mL；
（3）加入NaOH溶液20g，此時生成的Na₂SO₃溶液的質量分數是$\frac{1.26g}{20g+0.64g}×100%$=6.1%．
答：（1）2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O；
（2）7.3mL；
（3）6.1%．

點評 本題主要考查學生運用所需知識和化學方程式進行計算和推斷的能力，計算時要注意規范性和準確性．