Question

16．請用如圖的裝置設計一個實驗，以測定SO₂轉化為SO₃的轉化率．

（1）這些裝置的連接順序（按氣體從左到右的方向）是a→h→i→b→c→f→g→d→e．（填各接口的編號）
（2）實驗時甲儀器的作用與原理是可使分液漏斗與圓底燒瓶壓強一致，有利于液體流下．
（3）從乙處均勻通入O₂，為使SO₂有較高的轉化率，實驗時Ⅰ處滴入濃硫酸與Ⅱ處加熱催化劑的先后順序是先加熱，后緩緩滴入濃硫酸．
（4）Ⅳ處觀察到的現象是有無色（或白色）晶體（或固體）生成．
（5）在Ⅰ處用大火加熱燒瓶時SO₂的轉化率會減小．（填“填大”“不變”或“減小”）
（6）用n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸進行此實驗，當反應結束時，繼續通入O₂一段時間后，稱得Ⅲ處增重 m g，則本實驗中SO₂的轉化率為$\frac{64n-m}{64n}$×100%．

Answer 1

分析 （1）因從溶液中反應生成氣體中混有水蒸氣，所以產生的氣體首先經過干燥裝置Ⅴ，然后再進行二氧化硫氣體的催化氧化即經過裝置Ⅱ，然后是收集S0₃，S0₃的熔點是16.8℃，沸點是44.8℃，所以選擇裝置Ⅳ進行冷卻，使三氧化硫與二氧化硫分離，最后在Ⅲ中吸收未反應的SO₂；
（2）甲可使分液漏斗與圓底燒瓶壓強一致；
（3）反應在加熱條件下進行，為保證充分反應，應先加熱；
（4）如生成三氧化硫，經冷卻可得到晶體；
（5）大火加熱，生成二氧化硫較快，不能充分反應；
（6）二氧化硫的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，根據硫元素守恒結合三氧化硫的量確定二氧化硫的變化量．

解答 解：（1）因從溶液中反應生成氣體中混有水蒸氣，所以產生的氣體首先經過干燥裝置Ⅴ，然后再進行二氧化硫氣體的催化氧化即經過裝置Ⅱ，然后是收集S0₃，S0₃的熔點是16.8℃，沸點是44.8℃，所以選擇裝置Ⅳ進行冷卻，使三氧化硫與二氧化硫分離，最后在Ⅲ中吸收未反應的SO₂，連接順序為a→h→i→b→c→f→g→d→e，
故答案為：a→h→i→b→c→f→g→d→e；
（2）甲可使分液漏斗與圓底燒瓶壓強一致，有利于液體順利流出，
故答案為：可使分液漏斗與圓底燒瓶壓強一致，有利于液體流下；
（3）為保證產生的二氧化硫盡可能多的轉化為三氧化硫，應先加熱V₂O₅，后緩緩滴入濃硫酸，
故答案為：先加熱，后緩緩滴入濃硫酸；
（4）裝置IV處是用來冷卻三氧化硫氣體，使之變成液態或固態，從而收集得到三氧化硫，所以可以在Ⅳ處看到有無色（或白色）晶體（或固體）生成，
故答案為：有無色（或白色）晶體（或固體）生成；
（5）大火加熱，生成二氧化硫較快，不能充分反應，則轉化率減小，故答案為：減小；
（6）n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應生成nmol二氧化硫，當反應結束時，Ⅲ處增重的部分為未反應的二氧化硫，則轉化了的二氧化硫的質量為：64n-m，所以實驗中SO₂的轉化率為$\frac{64n-m}{64n}$×100%，
故答案為：$\frac{64n-m}{64n}$×100%．

點評 本題考查物質的性質探究以及轉化率的測定，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，本題注意把握實驗的原理，為解答該題的關鍵，難度中等．