Question

1．各地电视台的天气预报中都要预报城市的空气质量．预报中一般将城市空气中的SO₂含量和可吸入颗粒物的含量（可用g/cm³表示）分为8个等级．目前，测定空气中的SO₂含量时主要用氧化还原法．已知：SO₂气体与酸性KMnO₄溶液反应时，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，SO₂被氧化为SO₄^2-．现有药品：0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液颗粒吸附剂、品红试纸、PH试纸．完成下列各题：
（1）配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液需要用的仪器有：250ml容量瓶、托盘天平、玻璃棒、胶头滴管、烧杯等．玻璃棒的作用是引流和搅拌．
（2）测定SO₂和可吸入颗粒物的含量时，首先测定的是可吸入颗粒物．
（3）写出SO₂气体与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
若气体的流速为a cm³/min，当t min时，200mL0.1mol/LKMnO₄溶液恰好褪色，则空气中SO₂的含量为$\frac{3.2}{at}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）根据配制200mL0.1mol/L的酸性KMnO₄溶液的步骤判断需要仪器；根据玻璃棒在配制过程中的作用解答；
（2）根据空气中的固体尘粒容易被溶液吸收进行判断；
（3）二氧化硫具有还原性，容易被酸性高锰酸钾溶液氧化成硫酸根离子，据此写出反应的离子方程式；根据反应方程式及空气流速、高锰酸钾溶液浓度计算出空气中二氧化硫的含量；

解答 解：（1）配制200mL0.1mol•L^-1酸性KMnO₄溶液，由于实验室没有200mL容量瓶，应用250mL容量瓶配制，需用托盘天平称量高锰酸钾固体，在烧杯中加水溶解并用玻璃棒搅拌，冷却后用玻璃棒转移至容量瓶中，玻璃棒的作用是引流，加水至溶液离刻度线1～2cm时改用胶头滴管滴加至刻度线，还缺少的仪器为：托盘天平、250mL容量瓶；玻璃棒在溶解高锰酸钾溶液固体时起到搅拌、加速溶解的作用，在转移溶液时用玻璃棒引流，
故答案为：250mL容量瓶；托盘天平；搅拌；
（2）在测定SO₂和可吸入颗粒时，由于空气中的固体尘粒容易被其它溶液吸收，所以首先应测定可吸入颗粒，
故答案为：可吸入颗粒；
（3）SO₂具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成SO₄^2-和Mn²⁺离子，反应的离子方程式为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
高锰酸钾的物质的量为：0.2L×0.1moL/L=0.02moL，当t min时，通过空气的体积为：at mL，
根据反应方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺可知，at ml空气中含有SO₂的物质的量为 $\frac{5}{2}$×0.02mol=0.05mol，
二氧化硫的质量为：0.05mol×64g/moL=3.2g，
所以空气中SO₂的含量为：$\frac{3.2}{at}$g/cm³，
故答案为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；$\frac{3.2}{at}$；

点评 本题考查了探究空气中二氧化碳含量的方法、配制一定物质的量浓度的溶液，题目难度中等，注意掌握探究物质组成或测量物质含量的方法，明确配制一定浓度的溶液方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．