Question

二氧化硫是大氣污染物之一，為粗略地測定周圍環境中二氧化硫的含量．某學生課外活動小組的甲、乙兩組同學分別用相同實驗裝置和溶液，測定同一時間，同一地點空氣中（含SO₂、N₂、O₂氣體，其它氣體忽略）SO₂的含量．實驗裝置如圖：試管中裝有碘的淀粉稀溶液A．
SO₂和I₂發生反應為（N₂、O₂不與I₂、淀粉反應）：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，試回答下列問題：
（1）檢查該裝置的氣密性時，先在試管中裝入適量的水（保證玻璃導管的下端浸沒在水中），然后

 

．
則證明該裝置的氣密性良好．
（2）若A溶液的質量為b g，含碘質量分數為w，當溶液的顏色剛好變色時（I₂剛好全部反應），停止抽氣，此時甲、乙兩組的注射器所抽取的氣體體積分布為V_甲L、V_乙L（SO₂氣體在此狀態下的密度為ρg/L），且V_甲＞V_乙．則該地點空氣中SO₂的體積分數最接近

 

（用含b、w、ρ、V…等的代數式表示）．另一組實驗結果產生較大誤差的原因可能是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據裝置的特點結合壓強的知識分析，弄清裝置氣密性的檢驗必須要保證裝置能形成一個密閉的體系和引起密閉體系內的壓強的變化，由于當注射器推活塞時，根據裝置特點，不能向試管內充氣；當注射器拉活塞時，根據裝置特點，能吸出試管內空氣氣，因此檢查該裝置的氣密性時，為使形成一個密閉的空間，應拉注射器的活塞，使裝置內的壓強減小，從而在浸沒在水中的玻璃導管口會看到有氣泡冒出．
（2）由于SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，當單質碘恰好完全反應時，淀粉遇碘變成的藍色就會消失，從而根據參加反應的碘的質量即可求出二氧化硫的質量，從而確定此地空氣中二氧化硫的含量．

解答：解：（1）若要檢驗該裝置的氣密性，首先理解單向閥的作用，單向閥原理說明：當注射器推活塞時，根據裝置特點，不能向試管內充氣；當注射器拉活塞時，根據裝置特點，能吸出試管內空氣氣；因此應該外拉注射器的活塞，導致試管內壓強減小，若看到浸沒在水中的玻璃管口處有氣泡冒出，說明氣密性良好，故答案為：向外輕輕拉動注射器的活塞，浸沒在水中的玻璃導管口有氣泡冒出；
（2）由于所取得碘水是一樣的，因此兩組實驗中參與反應的二氧化硫的質量一樣多，為了使二氧化硫氣體完全被吸收，因此抽拉氣體時要緩緩地進行．根據化學方程式計算，設參與反應的二氧化硫的質量為X．
SO₂ +I₂ +2H₂O=H₂SO₄ +2HI
64     254
X     bg×w

64

X

=

254

bg×w

解得X=

32bw

127

g=0.252bwg
參與反應的二氧化硫的體積為

0.252bwg

ρg/L

=

0.252bw

ρ

L
甲組：空氣中SO₂的體積分數硫的體積為

0.252bw

ρ

L÷V_甲L×100%=

0.00252bw

ρV甲

%
乙組：空氣中SO₂的體積分數硫的體積為

0.252bw

ρ

L÷V_乙x100%
=

0.00252bw

ρV乙

%
由于V_甲＞V_乙，甲組抽氣速率過快，造成空氣中SO₂與碘水未充分反應，產生較大誤差，所以乙組更實際符合，故答案為：

0.00252bw

ρV乙

%；甲組抽氣速率過快，造成空氣中SO₂與碘水未充分反應，產生較大誤差．

點評：主要對空氣中二氧化硫的含量進行了探究，該題有一定的深度，難度較大，主要培養學生分析問題、解決問題的能力．