Question

各地電視臺的天氣預報中都要預報城市的空氣質量．預報中一般將城市空氣中的SO₂含量和可吸入顆粒的含量（可用g/cm³表示）分為8個等級．目前，測定空氣中SO₂含量時主要用一些氧化還原反應．
已知：SO₂氣體與酸性KMnO₄溶液反應時，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，SO₂被氧化為SO₄^2-．
現有藥品：0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液、顆粒吸附劑、品紅試紙、pH試紙．完成下列各題：
（1）配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液需用的儀器有

 

、

 

、玻璃棒、膠頭滴管、燒杯等，玻璃棒的作用是引流和

 

．
（2）在測定SO₂和可吸入顆粒時，首先應測定

 

，原因是

 

．
（3）寫出SO₂與酸性KMnO₄溶液反應的離子方程式：

 

．若氣體的流速為a cm³/min，當t min時，200mL 0.1mol/L的酸性溶液恰好褪色，則空氣中SO₂的含量為

 

（g/cm³）．
（4）若要測定空氣中可吸入顆粒的含量，需要測出的數據有

 

．
（5）空氣中SO₂的含量還可用檢測管測定，其原理是：指示劑KIO₃發生作用，可能發生的反應（未配平）有：①KIO₃+SO₂+H₂O→I₂+H₂SO₄+KHSO₄ ②KIO₃+SO₂+H₂O→KI+H₂SO₄
設計檢氣管的原理是按照上述兩個化學方程式中的方程式

 

（填“①”或“②”）設計的，理由是

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量,溶液的配制

專題：實驗設計題

分析：（1）根據配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液的步驟判斷需要儀器；根據玻璃棒在配制過程中的作用解答；
（2）根據空氣中的固體塵粒容易被溶液吸收進行判斷；
（3）二氧化硫具有還原性，容易被酸性高錳酸鉀溶液氧化成硫酸根離子，據此寫出反應的離子方程式；根據反應方程式及空氣流速、高錳酸鉀溶液濃度計算出空氣中二氧化硫的含量；
（4）要測定空氣中可吸入顆粒的含量，需要測定吸收前和吸收后固體吸附劑質量和盛放儀器的質量；
（5）根據反應原理應該便于操作、反應過程中出現明顯的反應現象進行解答．

解答： （1）配制200mL0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液，由于實驗室沒有200mL容量瓶，應用250mL容量瓶配制，需用托盤天平稱量高錳酸鉀固體，在燒杯中加水溶解并用玻璃棒攪拌，冷卻后用玻璃棒轉移至容量瓶中，玻璃棒的作用是引流，加水至溶液離刻度線1～2cm時改用膠頭滴管滴加至刻度線，還缺少的儀器為：托盤天平、250mL容量瓶；玻璃棒在溶解高錳酸鉀溶液固體時起到攪拌、加速溶解的作用，在轉移溶液時用玻璃棒引流，
故答案為：托盤天平；250mL容量瓶；攪拌；
（2）在測定SO₂和可吸入顆粒時，由于空氣中的固體塵粒容易被其它溶液吸收，所以首先應測定可吸入顆粒，
故答案為：可吸入顆粒；空氣中的固體塵粒容易被其它溶液吸收；
（3）SO₂具有還原性，高錳酸鉀具有氧化性，二者發生氧化還原反應生成SO₄^2-和Mn²⁺離子，反應的離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
高錳酸鉀的物質的量為：0.2L×0.1moL/L=0.02moL，當t min時，通過空氣的體積為：at mL，
根據反應方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺可知，at ml空氣中含有SO₂的物質的量為

5

2

×0.02mol=0.05mol，
二氧化硫的質量為：0.05mol×64g/moL=3.2g，
所以空氣中SO₂的含量為：

3.2

at

g/cm³，
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；

3.2

at

；
（4）棉花具有吸附性，可吸收氣流中的顆粒，防止可吸入顆粒堵塞導氣管或進入酸性高錳酸鉀溶液中，使測量質量不準，若要測定空氣中可吸入顆粒的含量（g/L），還需要測出的數據是吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質量，
故答案為：吸收前和吸收后固體吸附劑質量和盛放儀器的質量；
（5）反應①中，反應前后溶液的顏色變化明顯，而反應②中，反應前后沒有明顯現象，所以設計檢氣管的原理應該選反應①，
故答案為：①；該反應前后溶液的顏色變化，能指示終點；

點評：本題考查了探究空氣中二氧化碳含量的方法、配制一定物質的量濃度的溶液，題目難度中等，注意掌握探究物質組成或測量物質含量的方法，明確配制一定濃度的溶液方法，試題培養了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．