Question

2．工业上测定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N₂、O₂的体积（填写混合气体的分子式）
（2）读数前应冷却到室温、调整量器筒内外液面高度相平、平视凹液面读数
（3）反应管内溶液蓝色消失后，没有及时停止通气，则测得的SO₂含量偏低（选填：偏高，偏低，不受影响）
（4）若碘溶液体积为V_a mL，浓度为Cmol/L．N₂与O₂的体积为V_b mL（已折算成标准状况下的体积）．用C、V_a、V_b表示SO₂的体积百分含量为$\frac{22.4cVa}{22.4Va+Vb}$×100%．

Answer 1

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）在测量氢气体积时，为了使测量更为准确，要注意上下移动水准管，使左右两管的液面相平，以使量气管中的气压与大气气压相等，读数时视线应与左管内凹液面最低处相平，以减少观察误差．
（3）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；
（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．

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）读数时，要注意视线应于量气管凹液面的最低处保持水平；每次读数前应上下移动水准管，待两管液面相平再读数是为了防止水的压强造成的误差
故答案为：调整量器筒内外液面高度相平；平视凹液面读数；
（3）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）=$\frac{V（S{O}_{2}）}{V（混合气体）}$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；
（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=$\frac{22.4cVa}{22.4Va+Vb}$×100%，即SO₂的百分含量为：$\frac{22.4cVa}{22.4Va+Vb}$×100%，
故答案为：$\frac{22.4cVa}{22.4Va+Vb}$×100%．

点评 本题考查的是二氧化硫的性质、实验误差的判断、指示剂的选择，难点在于SO₂含量误差分析和SO₂的百分含量计算，题目难度中等．