Question

工業(yè)上測量SO₂、N₂、O₂混合氣體中SO₂含量的裝置如圖所示．反應(yīng)管中裝有碘的淀粉溶液．SO₂和I₂發(fā)生的反應(yīng)為（N₂、O₂不與I₂反應(yīng)）：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI
（1）混合氣體進(jìn)入反應(yīng)管后，量氣管內(nèi)增加的水的體積等于

 

的體積（填寫氣體的分子式）．
（2）反應(yīng)管內(nèi)溶液藍(lán)色消失后，沒有及時停止通氣，則測得的SO₂含量

 

（填“偏高”“偏低”或“不受影響”）．
（3）反應(yīng)管內(nèi)的碘的淀粉溶液也可以用

 

代替（填寫物質(zhì)名稱）．
（4）若碘溶液體積為Va mL，濃度為c mol?L^-1．N₂與O₂的體積為Vb mL（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）．用c、Va、Vb表示SO₂的百分含量為

 

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Answer 1

分析：（1）SO₂、N₂、O₂混合氣體進(jìn)入反應(yīng)管，SO₂被吸收，氣體體積的膨脹值為量氣管內(nèi)增加的水的體積，等于N₂和O₂的體積；
（2）反應(yīng)管內(nèi)溶液藍(lán)色消失時，SO₂與反應(yīng)管內(nèi)所含的I₂恰好反應(yīng)，若沒及時停止通氣，則未反應(yīng)的SO₂氣體也排水到量氣管，使N₂、O₂體積增加，測得SO₂的含量降低；
（3）碘的淀粉溶液的作用是當(dāng)其中的I₂完全被SO₂還原時，溶液的顏色是由藍(lán)色變無色來指示終點(diǎn)的，所以其它可與SO₂氣體反應(yīng)的物質(zhì)，在達(dá)到終點(diǎn)有顏色改變時便可代替碘的淀粉溶液，如KMnO₄溶液、溴水等；
（4）根據(jù)反應(yīng)：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI，V（SO₂）=V_m×n（I₂）=V_ac×10^-3mol×22400 mL?mol^-1=22.4V_a?c mL，據(jù)此計算解答；

解答：解：（1）混合氣體進(jìn)入反應(yīng)管中，其中SO₂與I₂發(fā)生反應(yīng)：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI不產(chǎn)生氣體，剩余的氣體僅有N₂和O₂，量氣管內(nèi)增加的水的體積等于N₂和O₂的總體積，
故答案為：N₂、O₂的體積；   
（2）根據(jù)反應(yīng)：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI可求出吸收的SO₂的體積：V（SO₂）=V_m×n（I₂），SO₂的體積百分含量φ（SO₂）=

V(SO2)

V(混合氣體)

式中V（SO₂）的量是由n（I₂）的物質(zhì)的量決定的，而“沒有及時停止通氣”就會使得V（混合氣體）增大，則φ（SO₂）偏低，
故答案為：偏低；    
（3）反應(yīng)管內(nèi)的碘的淀粉溶液可以用能吸收SO₂的有色溶液代替，中學(xué)常見且可用的是溴水（或溴的四氯化碳溶液）或高錳酸鉀酸性溶液，因?yàn)樽霞t色高錳酸鉀的溶液通入二氧化硫時會發(fā)生5SO₂+2H₂O+KMnO₄═K₂SO₄+2H₂SO₄+2MnSO₄（無色溶液）的反應(yīng)，溶液現(xiàn)象由紫紅色變成無色，溴水（或溴的四氯化碳溶液）發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr，變成無色，所以也可采用高錳酸鉀溶液代替碘的淀粉溶液完成該實(shí)驗(yàn)，
故答案為：酸性高錳酸鉀溶液或溴水；
（4）由所給反應(yīng)知SO₂氣體的物質(zhì)的量等于碘的物質(zhì)的量V_a×10^-3L×c mol?L^-1=V_ac×10^-3mol，其體積為V（SO₂）=V_ac×10^-3mol×22400 mL?mol^-1=22.4V_a?c mL，所以SO₂的體積百分含量為：22.4V_a?cmL÷[22.4c V_a mL+V_b mL]×100%=

22.4CVa

22.4CVa +Vb

×100%，即SO₂的百分含量為

22.4CVa

22.4CVa +Vb

×100%，
故答案為：

22.4CVa

22.4CVa +Vb

×100%；

點(diǎn)評：本題考查的是二氧化硫的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)誤差的判斷、指示劑的選擇，難點(diǎn)在于（2）SO₂含量誤差分析和（4）SO₂的百分含量計算，題目難度中等．