Question

空气中的SO₂含量和可吸入颗粒的含量（可用g?cm^-3表示）都是重要的空气质量指标．在工业生产上规定：空气中二氧化硫的最大允许排放浓度不得超过0.02mg?L^-1．
（1）为测定某地方的空气中SO₂和可吸入颗粒的含量，甲同学设计了如图1所示的实验装置：

注：气体流速管是用来测量单位时间内通过气体的体积的装置
①应用上述装置测定空气中的SO₂含量和可吸入颗粒的含量，除测定气体流速（单位：cm³?min^-1）外，还需要测定

 

．
②已知：碘单质微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度．请你协助甲同学完成100mL 5×10^-4mol?L^-1碘溶液的配制：
第一步：准确称取1.27g碘单质加入烧杯中，

 

．
第二步：

 

．
第三步：从第二步所得溶液中，取出10.00mL溶液于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度线．
（2）乙同学拟用如图1简易装置测定空气中的SO₂含量：准确移取50mL 5×10^-4 mol?L^-1的碘溶液，注入如图所示广口瓶中，加2～3滴淀粉指示剂，此时溶液呈蓝色．在指定的测定地点抽气，每次抽气100mL，直到溶液的蓝色全部褪尽为止，记录抽气次数（n）．
①假设乙同学的测量是准确的，乙同学抽气的次数至少为

 

次，方可说明该地空气中的SO₂含量符合排放标准．
②如果乙同学用该方法测量空气中SO₂的含量时，所测得的数值比实际含量低，请你对其可能的原因（假设溶液配制、称量或量取及各种读数均无错误）提出两种合理假设：

 

；

 

．
③丙同学认为：乙同学的实验方案需要抽气的次数太多，操作麻烦．与乙讨论后，决定将抽气次数降到100次以下，请你设计合理的改进方案：

 

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Answer 1

分析：（1）测定SO₂含量，除测定气体流速（单位：cm³?min^-1）外，还需要测定溶液蓝色恰好褪去所需的时间，要测可吸入颗粒的含量，可用颗粒吸附剂来吸收，颗粒吸附剂前后质量之差即为可吸入颗粒的质量，则应测定吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量；准确称取1.27g碘单质加入烧杯中，同时还应加入少量碘化钾固体，根据碘的质量和浓度判断所需容量瓶的容积；
（2）二氧化硫用碘溶液来吸收，方程式为：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄，结合反应的方程式计算，为减少实验误差，应减少碘溶液浓度或缩小容器体积．

解答：解：（1）①要测可吸入颗粒的含量，可用颗粒吸附剂来吸收，颗粒吸附剂前后质量之差即为可吸入颗粒的质量，则应测定吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量，测定SO₂含量，除测定气体流速（单位：cm³?min^-1）外，还需要测定溶液蓝色恰好褪去所需的时间，二氧化硫用碘溶液来吸收，方程式为：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄，故答案为：溶液蓝色恰好褪去所需的时间，吸收前后颗粒吸附剂、棉花、盛放容器的总质量；
②由题意可知碘单质微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度，则准确称取1.27g碘单质加入烧杯中，同时还应加入少量碘化钾固体，加适量水搅拌使之完全溶解，
n（I₂）=

1.27g

254g/mol

=0.005mol，
而配制100mL 5×10^-4mol?L^-1碘溶液，
则第二步操作应将第一步所得溶液全部转入1000 mL的容量瓶中，定容，摇匀，浓度为5×10^-3mol?L^-1，
则从第二步所得溶液中，取出10.00mL溶液于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度线，可得浓度为5×10^-4mol?L^-1碘溶液，
故答案为：同时加入少量碘化钾固体，加适量水搅拌使之完全溶解；将第一步所得溶液全部转入1000 mL的容量瓶中，定容，摇匀；
（2）①二氧化硫用碘溶液来吸收，方程式为：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄，为说明该地空气中的SO₂含量符合排放标准，
设至少抽气x次，则抽气x次SO₂的质量为100x×10^-3L×2×10^-5 g?L^-1=（2x×10^-6）g，则根据化学方程式可得出结论．
SO₂～～～～～～～～～～～I₂
64 g　　　　　　　　　　1 mol
2x×10^-6 g　　50×10^-3 L×5×10^-4 mol?L^-1
x=800，
故答案为：800；
②如果乙同学用该方法测量空气中SO₂的含量时，所测得的数值比实际含量低，可能原因为抽气速度过快，二氧化硫没有充分被吸收，或者装置气密性较差等原因，
故答案为：抽气速度过快；装置气密性较差；
③决定将抽气次数降到100次以下，应减少碘溶液浓度或缩小容器体积，可用试管代替，以保证气体能充分反应，
故答案为：将50 mL 5×10^-4 mol?L^-1的碘溶液的体积减小为5 mL，并将广口瓶改为试管．

点评：本题考查物质含量测定的实验设计，侧重于学生的分析能力、计算能力和实验能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验原理，结合方程式计算该题，难度中等．