Question

15．某實驗小組設計如圖1裝置測定SO₂轉化成SO₃的轉化率．已知SO₃的熔點16.8℃，沸點是44.8℃．已知發生裝置中反應的化學方程式為：Na₂SO₃（s）+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O

（1）根據實驗需要，請從圖2A～E裝置中選擇最合適的裝置，連接在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處．
ⅠB，ⅡD，ⅢC．
（2）在檢查完裝置氣密性后，從乙處均勻通入O₂，在實驗中先加熱催化劑后滴加濃硫酸，這樣操作后在裝置I和裝置Ⅱ之間發生的反應的化學方程式2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃．
（3）發生裝置的分液漏斗上接橡皮管甲的目的是保持恒壓，使分液漏斗中液體順利流下．
（4）用126g Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸進行實驗，當反應結束時，繼續通入O₂一段時間，若測得裝置Ⅲ增重了51.2g，則實驗中SO₂的轉化率為20%．

Answer 1

分析 （1）圓底燒瓶中所發生的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；二氧化硫的干燥用濃硫酸，當溫度低于16.8℃可以獲得三氧化硫的晶體，尾氣處理用燒堿溶液；
（2）先加熱催化劑再進行滴加濃硫酸操作，是為保證生成的二氧化硫盡可能的轉化為三氧化硫；
（3）發生裝置的分液漏斗上接橡皮管甲的目的是保持恒壓，使分液漏斗中液體順利流下；
（4）根據S元素守恒Na₂SO₃～SO₂，計算消耗的物質的量，可計算轉化率．

解答 解：（1）圓底燒瓶中所發生的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；SO₂轉化成SO₃之前必須對二氧化硫進行干燥，可以用裝置B中濃硫酸干燥，SO₃的熔點是16.8℃，沸點是44.8℃，當溫度低于 16.8℃時，通過裝置D中的冰水冷卻，三氧化硫以晶體狀態存在，二氧化硫、三氧化硫的尾氣處理用裝置C中燒堿溶液吸收，字母序號依次B；D；C；
故答案為：B；D；C；
（2）為保證生成的二氧化硫盡可能多的轉化為三氧化硫，應先加熱催化劑再進行滴加濃硫酸操作，保證生成的二氧化硫盡可能的參與反應，這樣操作后在裝置I和裝置Ⅱ之間發生的反應的化學方程式為2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃；
故答案為：2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃；
（3）發生裝置的分液漏斗上接橡皮管甲的目的是保持恒壓，使分液漏斗中液體順利流下，故答案為：保持恒壓，使分液漏斗中液體順利流下；
（4）用126g Na₂SO₃粉末物質的量=$\frac{126g}{126g/mol}$=1mol，與足量濃硫酸進行實驗，當反應結束時，繼續通入O₂一段時間，若測得裝置Ⅲ增重了51.2g，根據元素守恒Na₂SO₃～SO₂，則1mol會生成二氧化硫1mol，裝置Ⅲ增重了51.2g，說明剩余的二氧化硫為51.2g，物質的量=$\frac{51.2g}{64g/mol}$=0.8mol，
所以二氧化硫的轉化率=$\frac{1mol-0.8mol}{1mol}$×100%=20%，
故答案為：20%．

點評 本題考查了氨氣的實驗室制法，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題；試題綜合性強，側重對學生能力的培養和訓練，有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計、操作能力．