Question

为探究工业制硫酸接触室中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率，甲同学设计了如图装置（图中部分夹持仪器已略去）．已知SO₃熔点为16.8℃，假设气体进入装置时分别被完全吸收，且忽略装置内空气中的CO₂．

（1）开始进行实验时，首先应进行的操作是

 

．停止通入SO₂，熄灭酒精灯后，为使残留在装置中的SO₂、SO₃被充分吸收，操作方法是

 

．
（2）已知0.5mol SO₂被O₂氧化成气态SO₃，放出49.15kJ热量，反应的热化学方程式为

 

．
（3）实验结束后，若装置D增加的质量为a g，装置E增加的质量为b g，则此条件下二氧化硫的转化率是

 

（用含字母的代数式表示）．
（4）为探究反应后E中的可能生成物，同学们提出了几种假设：
假设1：只有亚硫酸钠；
假设2：只有硫酸钠；
假设3：

 

．
乙同学通过实验证明了假设3成立．请帮助乙同学完成实验操作和现象

 

．

Answer 1

分析：（1）装置图分析可知制备气体，验证气体性质，开始需要验证装置气密性；为把生成的二氧化硫、三氧化硫全部赶出吸收，停止通入SO₂，熄灭酒精灯后，应继续通入空气一会；
（2）依据题干条件计算2mol二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫放出热量，结合热化学方程式书写方法写出；
（3）装置D中是利用三氧化硫在冷却条件下冷凝为液体三氧化硫，装置E中是剩余的二氧化硫气体被吸收的质量，结合硫元素守恒计算二氧化硫的转化率；
（4）依据假设1、2可知假设3为硫酸钠和亚硫酸钠都有；依据亚硫酸根离子和硫酸根离子性质设计实验验证．

解答：解：（1）装置图分析可知制备气体，验证气体性质，开始需要验证装置气密性；为把生成的二氧化硫、三氧化硫全部赶出吸收，停止通入SO₂，熄灭酒精灯后，应继续通入空气一会，
故答案为：检查装置的气密性；  继续通入空气一段时间；
（2）0.5mol SO₂被O₂氧化成气态SO₃，放出49.15kJ热量，则2molSO₂被氧气氧化为熟练放热196.6KJ，热化学方程式为：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ/mol，
故答案为：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ/mol；
（3）装置D中是利用三氧化硫在冷却条件下冷凝为液体三氧化硫，增重ag为SO₃的质量，装置E增重是剩余的二氧化硫气体被吸收的质量，结合硫元素守恒计算二氧化硫的转化率=

ag 80g/mol

ag 80g/mol + bg 64g/mol

×100%=

4a

4a+5b

×100%，
故答案为：

4a

4a+5b

×100%；
（4）依据假设1、2可知假设3为硫酸钠和亚硫酸钠都有；依据亚硫酸根离子和硫酸根离子性质设计实验验证，亚硫酸根离子利用和酸反应生成使品红褪色的二氧化硫气体，硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀，设计的实验过程为：取少量E中溶液于试管，先加入过量的稀盐酸，产生的气体使品红溶液褪色（或变浅），证明含有亚硫酸钠；然后加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，证明含有硫酸钠，
故答案为：既有亚硫酸钠，也有硫酸钠；  取少量E中溶液于试管，先加入过量的稀盐酸，产生的气体使品红溶液褪色（或变浅），然后加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀．

点评：本题考查了热化学方程式书写，物质性质的实验探究分析和实验验证方法的设计分析应用，掌握物质性质和实验基本操作是解题关键，题目难度中等．