Question

2012年冬天，我国城市空气污染状况受到人们的强烈关注。在空气质量报告中，SO₂的指数是衡量空气质量好坏的重要指标。为了测定空气中的SO₂含量，有三位同学分别采用了以下测定方法。
I．氧化还原法：甲同学拟采用下图所示的装置进行实验：

（1）该实验需要80mL5×10^-4mol／L的碘溶液，甲同学应称量I₂    g（精确到0.001），选择_______mL的容量瓶进行配制。该实验所涉及的氧化还原反应原理为       （用化学方程式表示），该实验原理是利用了SO₂的     性。
（2）在甲同学所配碘溶液浓度准确，并且量取药品及实验过程中各种读数均无错误的情况下，利用上述装置所测定的SO₂含量仍然比实际含量低，请分析其中可能的原因            .
Ⅱ．重量法：乙同学拟用右图所示简易装置进行实验。实验操作如下：按图安装好仪器，在广口瓶中盛放足量的H₂O₂水溶液，用规格为20mL的针筒抽气100次，使空气中的SO₂被H₂O₂水溶液充分吸收（SO₂+H₂O₂＝H₂SO₄）。在吸收后的水溶液中加入足量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀，经过滤、洗涤、干燥等步骤后进行称量，得白色固体0.182mg。
（3）取样处空气中SO₂含量为      mg/L（精确到0.001）。
（4）已知，常温下BaSO₃的K_SP为5.48×10^-7饱和亚硫酸溶液中c（SO^2-₃）=6．3×10^-8mol/L。有同学认为以上实验不必用H­₂O₂吸收SO₂，直接用0．1mol／L BaCl₂溶液来吸收SO₂即可产生沉淀，请用以上数据分析这样做是否可行                          .
III．仪器法：丙同学直接使用一种SO₂浓度智能监测仪测定空气中的SO₂含量，这种监测仪是利用电化学原理，根据电池产生电流的强度来准确测量SO₂浓度的。该电池总的化学反应原理为：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄
（5）请写出该电池负极的电极反应式                               。

Answer 1

（12分）（1）0.013g（1分）；100（1分） SO₂＋I₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HI（1分）；还原性（1分）
（2）①装置气密性差 ②抽气速度过快 ③SO₂易溶于水而装置中的棉花团不干燥 ④部分SO₂溶于水后与水中溶解的少量O₂反应生成硫酸而损失（其他合理答案亦可）（2分） （3）0.025（2分）
（4）因溶液中c(Ba^2＋)＝0.1mol/L，c(SO₃^2－)≤6.3×10^－8mol/L，其离子积c(Ba^2＋)×c(SO₃^2－)≤6.3×10^－9＜Ksp(BaSO₃)＝5.48×10^－7，所以直接用0.1mol/LBaCl₂溶液来吸收SO₂不能产生BaSO₄沉淀（2分）
（5）SO₂＋2H₂O－2e^－＝2SO₄^2－＋4H^＋(2分)

试题分析：（1）由于实验室没有80ml容量瓶，所以需要配制100ml5×10^-4mol／L的碘溶液，需要单质碘的质量是0.1L×5×10^-4mol／L×254g/mol＝0.013g。SO₂具有还原性，单质碘具有氧化性，所以二者能发生氧化还原反应，反应的化学方程式是SO₂＋I₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HI。
（2）所测定的SO₂含量仍然比实际含量低，这说明通入的SO₂没有完全被碘溶液吸收，因此可能的原因有①装置气密性差；②抽气速度过快；③SO₂易溶于水而装置中的棉花团不干燥；④部分SO₂溶于水后与水中溶解的少量O₂反应生成硫酸而损失（其他合理答案亦可）。
（3）0.182mg白色沉淀是硫酸钡，则根据S原子时候可知，SO₂的质量是×64＝0.050mg，所以取样处空气中SO₂含量为＝0.025 mg/L.
（4）由于溶液中c(Ba^2＋)＝0.1mol/L，c(SO₃^2－)≤6.3×10^－8mol/L，其离子积c(Ba^2＋)×c(SO₃^2－)≤6.3×10^－9＜Ksp(BaSO₃)＝5.48×10^－7，所以直接用0.1mol/LBaCl₂溶液来吸收SO₂不能产生BaSO₄沉淀。
（5）因为原电池中负极失去电子，发生氧化反应。所以根据总的反应式可知，负极是SO₂失去电子，被氧化生成硫酸，负极电极反应式是SO₂＋2H₂O－2e^－＝2SO₄^2－＋4H^＋。