Question

空氣中的SO₂含量和可吸入顆粒的含量（可用g?cm^-3表示）都是重要的空氣質(zhì)量指標(biāo)．在工業(yè)生產(chǎn)上規(guī)定：空氣中二氧化硫的最大允許排放濃度不得超過0.02mg?L^-1．
（1）為測定某地方的空氣中SO₂和可吸入顆粒的含量，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置：

注：氣體流速管是用來測量單位時(shí)間內(nèi)通過氣體的體積的裝置
①應(yīng)用上述裝置測定空氣中的SO₂含量和可吸入顆粒的含量，除測定氣體流速（單位：cm³?min^-1）外，還需要測定

 

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②已知：碘單質(zhì)微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度．請你協(xié)助甲同學(xué)完成100mL 5×10^-4mol?L^-1碘溶液的配制：
第一步：準(zhǔn)確稱取1.27g碘單質(zhì)加入燒杯中，

 

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第二步：

 

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第三步：從第二步所得溶液中，取出10.00mL溶液于100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度線．
（2）乙同學(xué)擬用如圖1簡易裝置測定空氣中的SO₂含量：準(zhǔn)確移取50mL 5×10^-4 mol?L^-1的碘溶液，注入如圖所示廣口瓶中，加2～3滴淀粉指示劑，此時(shí)溶液呈藍(lán)色．在指定的測定地點(diǎn)抽氣，每次抽氣100mL，直到溶液的藍(lán)色全部褪盡為止，記錄抽氣次數(shù)（n）．
①假設(shè)乙同學(xué)的測量是準(zhǔn)確的，乙同學(xué)抽氣的次數(shù)至少為

 

次，方可說明該地空氣中的SO₂含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)．
②如果乙同學(xué)用該方法測量空氣中SO₂的含量時(shí)，所測得的數(shù)值比實(shí)際含量低，請你對其可能的原因（假設(shè)溶液配制、稱量或量取及各種讀數(shù)均無錯(cuò)誤）提出兩種合理假設(shè)：

 

；

 

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③丙同學(xué)認(rèn)為：乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案需要抽氣的次數(shù)太多，操作麻煩．與乙討論后，決定將抽氣次數(shù)降到100次以下，請你設(shè)計(jì)合理的改進(jìn)方案：

 

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Answer 1

分析：（1）測定SO₂含量，除測定氣體流速（單位：cm³?min^-1）外，還需要測定溶液藍(lán)色恰好褪去所需的時(shí)間，要測可吸入顆粒的含量，可用顆粒吸附劑來吸收，顆粒吸附劑前后質(zhì)量之差即為可吸入顆粒的質(zhì)量，則應(yīng)測定吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量；準(zhǔn)確稱取1.27g碘單質(zhì)加入燒杯中，同時(shí)還應(yīng)加入少量碘化鉀固體，根據(jù)碘的質(zhì)量和濃度判斷所需容量瓶的容積；
（2）二氧化硫用碘溶液來吸收，方程式為：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄，結(jié)合反應(yīng)的方程式計(jì)算，為減少實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)減少碘溶液濃度或縮小容器體積．

解答：解：（1）①要測可吸入顆粒的含量，可用顆粒吸附劑來吸收，顆粒吸附劑前后質(zhì)量之差即為可吸入顆粒的質(zhì)量，則應(yīng)測定吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量，測定SO₂含量，除測定氣體流速（單位：cm³?min^-1）外，還需要測定溶液藍(lán)色恰好褪去所需的時(shí)間，二氧化硫用碘溶液來吸收，方程式為：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄，故答案為：溶液藍(lán)色恰好褪去所需的時(shí)間，吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量；
②由題意可知碘單質(zhì)微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度，則準(zhǔn)確稱取1.27g碘單質(zhì)加入燒杯中，同時(shí)還應(yīng)加入少量碘化鉀固體，加適量水?dāng)嚢枋怪�完全溶解�?br />n（I₂）=

1.27g

254g/mol

=0.005mol，
而配制100mL 5×10^-4mol?L^-1碘溶液，
則第二步操作應(yīng)將第一步所得溶液全部轉(zhuǎn)入1000 mL的容量瓶中，定容，搖勻，濃度為5×10^-3mol?L^-1，
則從第二步所得溶液中，取出10.00mL溶液于100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度線，可得濃度為5×10^-4mol?L^-1碘溶液，
故答案為：同時(shí)加入少量碘化鉀固體，加適量水?dāng)嚢枋怪�完全溶解；將第一步所得溶液全部轉(zhuǎn)入1000 mL的容量瓶中，定容，搖勻；
（2）①二氧化硫用碘溶液來吸收，方程式為：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄，為說明該地空氣中的SO₂含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)，
設(shè)至少抽氣x次，則抽氣x次SO₂的質(zhì)量為100x×10^-3L×2×10^-5 g?L^-1=（2x×10^-6）g，則根據(jù)化學(xué)方程式可得出結(jié)論．
SO₂～～～～～～～～～～～I(xiàn)₂
64 g　　　　　　　　　　1 mol
2x×10^-6 g　　50×10^-3 L×5×10^-4 mol?L^-1
x=800，
故答案為：800；
②如果乙同學(xué)用該方法測量空氣中SO₂的含量時(shí)，所測得的數(shù)值比實(shí)際含量低，可能原因?yàn)槌闅馑俣冗^快，二氧化硫沒有充分被吸收，或者裝置氣密性較差等原因，
故答案為：抽氣速度過快；裝置氣密性較差；
③決定將抽氣次數(shù)降到100次以下，應(yīng)減少碘溶液濃度或縮小容器體積，可用試管代替，以保證氣體能充分反應(yīng)，
故答案為：將50 mL 5×10^-4 mol?L^-1的碘溶液的體積減小為5 mL，并將廣口瓶改為試管．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)含量測定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，注意把握實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合方程式計(jì)算該題，難度中等．