Question

工业上测量SO₂、N₂、O₂混合气体中SO₂含量的装置如图．反应管中装有碘的淀粉溶液．SO₂和I₂发生的反应为（N₂、O₂不与I₂反应）：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI
（1）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等于

 

的体积（填写气体的分子式）．
（2）反应管内溶液蓝色消失后，没有及时停止通气．则测得的SO₂含量

 

（选填：偏高、偏低、不受影响）．
（3）反应管内的碘的淀粉溶液也可以用

 

代替（填写物质名称）．
（4）若碘溶液体积为V_a mL，浓度为c mol?L^-1，N₂与O₂的体积为V_b mL（已折算成标准状况下的体积）．用V_a、c mol?L^-1、V_b表示SO₂的体积百分含量为：

 

．
（5）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器为

 

（选填下列仪器的编号）．
a．烧杯　b．试管　c．广口瓶　d．容量瓶　e．量筒　f．单孔塞　g．双孔塞．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,物质的量浓度的相关计算

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）SO₂、N₂、O₂混合气体进入反应管，SO₂被吸收，气体体积的膨胀值为量气管内增加的水的体积，等于N₂和O₂的体积；
（2）反应管内溶液蓝色消失时，SO₂与反应管内所含的I₂恰好反应，若没及时停止通气，则未反应的SO₂气体也排水到量气管，使N₂、O₂体积增加，测得SO₂的含量降低；
（3）碘的淀粉溶液的作用是当其中的I₂完全被SO₂还原时，溶液的颜色是由蓝色变无色来指示终点的，所以其它可与SO₂气体反应的物质，在达到终点有颜色改变时便可代替碘的淀粉溶液，如KMnO₄溶液、溴水等；
（4）根据反应：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI，V（SO₂）=V_m×n（I₂）=V_ac×10^-3mol×22400 mL?mol^-1=22.4V_a?c mL，据此计算解答；
（5）根据实验原理来选择合适的实验装置．

解答： 解：（1）混合气体进入反应管中，其中SO₂与I₂发生反应：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI不产生气体，剩余的气体仅有N₂和O₂，量气管内增加的水的体积等于N₂和O₂的总体积，
故答案为：N₂、O₂；
（2）根据反应：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI可求出吸收的SO₂的体积：V（SO₂）=V_m×n（I₂），SO₂的体积百分含量φ（SO₂）=

V(SO2)

V(混合气体)

式中V（SO₂）的量是由n（I₂）的物质的量决定的，而“没有及时停止通气”就会使得V（混合气体）增大，则φ（SO₂）偏低，
故答案为：偏低；
（3）反应管内的碘的淀粉溶液可以用能吸收SO₂的有色溶液代替，中学常见且可用的是溴水（或溴的四氯化碳溶液）或高锰酸钾酸性溶液，因为紫红色高锰酸钾的溶液通入二氧化硫时会发生5SO₂+2H₂O+KMnO₄═K₂SO₄+2H₂SO₄+2MnSO₄（无色溶液）的反应，溶液现象由紫红色变成无色，溴水（或溴的四氯化碳溶液）发生SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr，变成无色，所以也可采用高锰酸钾溶液代替碘的淀粉溶液完成该实验，
故答案为：酸性高锰酸钾溶液或溴水；
（4）由所给反应知SO₂气体的物质的量等于碘的物质的量V_a×10^-3L×c mol?L^-1=V_ac×10^-3mol，其体积为V（SO₂）=V_ac×10^-3mol×22400 mL?mol^-1=22.4V_a?c mL，所以SO₂的体积百分含量为：22.4V_a?cmL÷[22.4c （V_a mL+V_b mL）]×100%=

22.4cVa

22.4c(Va +Vb)

×100%，即SO₂的百分含量为

22.4cVa

22.4c(Va +Vb)

×100%，
故答案为：

22.4cVa

22.4c(Va +Vb)

×100%；
（5）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器试管、广口瓶、量筒、双孔塞，或是试管、量筒、双孔塞，
故答案为：bceg或beg．

点评：本题考查的是二氧化硫的性质、含量的测定，以及指示剂的选择，为高频考点，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，难点在于（2）SO₂含量误差分析和（4）SO₂的百分含量计算，题目难度中等．