Question

19．實驗室制取SO₂的反應原理為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．請用下列裝置設計一個實驗，以測定SO₂轉化為SO₃的轉化率：

（1）這些裝置的連接順序（按氣體左右的方向）是（填各接口的編號）a→h→i→b→c→f→g→d．
（2）實驗時甲儀器的作用是使濃硫酸能順利地滴入燒瓶中；原理是維持燒瓶內壓強與分液漏斗上方壓強相等．
（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V₂O₅，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）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）依據各裝置作用排序：裝置Ⅰ為氣體發生裝置，裝置Ⅱ為二氧化硫催化氧化裝置，裝置Ⅲ為尾氣吸收裝置，裝置Ⅳ為收集裝置，裝置Ⅴ干燥裝置；
（2）甲儀器中橡皮管將分液漏斗與圓底燒瓶相連，使二者壓強相等，有利于濃硫酸順利滴入到燒瓶中；
（3）反應在加熱條件下進行，為保證充分反應，應先加熱；
（4）生成三氧化硫，經冷卻可得到晶體；
（5）二氧化硫的轉化率=$\frac{二氧化硫的變化量}{二氧化硫的初始總量}$×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）要制備二氧化硫并檢驗二氧化硫的性質、收集二氧化硫，依次用到的裝置為：Ⅰ氣體發生裝置，Ⅴ干燥裝置，Ⅱ為二氧化硫催化氧化裝置，Ⅳ收集裝置，Ⅲ尾氣吸收裝置，所以正確的順序為：a  h  i  b  c  f  g  d；
故答案為：a  h  i  b  c  f  g  d；
（2）甲儀器中橡皮管將分液漏斗與圓底燒瓶相連，使二者壓強相等，有利于濃硫酸順利滴入到燒瓶中；
故答案為：使濃硫酸能順利地滴入燒瓶中；維持燒瓶內壓強與分液漏斗上方壓強相等；
（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V₂O₅，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）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，把握實驗的原理、物質的性質是解題關鍵，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，題目難度中等．