Question

測定生成SO₃的轉化率可以用下圖裝置，裝置中燒瓶內發生的化學反應方程式為：Na₂SO₃（s）+H₂SO₄（85%）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑（已知SO₃的熔點是16.8^oC，沸點是44.8^oC）

（1）裝置中甲管的作用是__________________。
（2）根據實驗需要，應該在I、II、III、IV處連接合適的裝置，請從下圖A?E裝置中選擇最適合裝置并將其序號填至下面的空格中，每個裝置不重復使用。
I、 II、III、IV處連接的裝置分別是                          。

（3）為使SO₂有較高的轉化率，實驗中加熱催化劑與滴加濃硫酸的順序中，應采取的操作是____________ ,若用大火加熱燒瓶時，SO₂的轉化率會____________ (填“升高”、“不變”或“降低”)。
（4）有一小組在實驗中發現，SO₂氣體產生緩慢，以致后續實驗現象不明顯，但又不存在氣密性問題，請你推測可能的原因（可以不填滿）①原因：______    ②原因 ：______     ③原因：______
（5）將SO₂通入含1mol氯酸的溶液中，可生成一種強酸和一種氧化物，并有6.02×10²³個電子轉移，則該反應的化學方程式為                    
（6）用n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸進行此實驗，當反應結束時，繼續通入O₂一段時間后，測得裝置IV增重了 mg，則實驗中SO₂的轉化率為         。(用含m、n的代數式填寫）

Answer 1

（1）讓硫酸順利流下。（意思對，或答保持分液漏斗和燒瓶內壓強相等也給分）
（2）BEAC
（3）先加熱催化劑再加濃硫酸       降低
（4）①Na₂SO₃變質（ 分），②濃硫酸的濃度不夠（其他合理答案均給分）
（5）SO₂+2HClO₃=H₂SO₄+2ClO₂
（6）(64n-m)/64n×100％（其他合理答案均給分）

試題分析：（1）橡膠管的作用是平衡壓強，使液體順利流下。（2）生成的二氧化硫氣體通過濃硫酸干燥后通過五氧化二礬催化劑發生反應，然后將混合氣體通過冰冷凝三氧化硫，二氧化硫被堿石灰吸收。（3）為提高二氧化硫轉化率，催化劑應預先加熱，使生成的二氧化硫立即與氧氣發生反應；若大火加熱，二氧化硫反應不完全，轉化率低。（4）亞硫酸鈉與85%硫酸反應生成二氧化硫，隨著反應進行，硫酸濃度變稀，導致后續現象不明顯；也可能亞硫酸鈉部分變質為硫酸鈉導致二氧化硫氣體產生緩慢。（5）二氧化硫通過含1molHClO₃溶液，轉移1mol電子，說明HClO₃還原產物為ClO₂，所以二氧化硫被氧化為硫酸。（6）nmolNa₂SO₃與足量濃硫酸生成nmolSO₂，裝置IV增重mg說明未反應的SO₂為m/64mol，所以二氧化硫轉化率為(64n-m)/64n。
點評：本題實驗原理是二氧化硫與氧氣催化氧化生成三氧化硫，二氧化硫由亞硫酸鈉與濃硫酸反應得到，最好再增加一個提供氧氣的裝置更好，因系統中氧氣畢竟有限。