Question

某�；顒�(dòng)小組用圖示的裝置及所給藥品（圖中夾持儀器已略去）探究工業(yè)制硫酸接觸室中的反應(yīng)，并測(cè)定此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．已知C中的濃硫酸含溶質(zhì)m mol，假設(shè)氣體進(jìn)入C和D時(shí)分別被完全吸收，且忽略裝置內(nèi)空氣中的CO₂．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）已知0.5mol SO₂被O₂氧化成氣態(tài)SO₃，放出49.15kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1

；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置A的作用是

②③

，（填序號(hào)）
①充分混合SO₂和O₂，②干燥作用，③通過(guò)流速控制兩種氣體的比例；
裝置C中濃硫酸的作用為

吸收SO₃

；
裝置D中盛放的溶液是足量的

b

（填序號(hào)）
a．BaCl₂溶液      b．NaOH溶液       c．NaHSO₃飽和溶液
（3）停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，操作方法是

繼續(xù)通入氧氣一段時(shí)間

；
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，稀釋裝置C中的溶液，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀質(zhì)量為w g．若裝置D增加的質(zhì)量為a g，則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是

w 233 -m

w 233 -m+ a 64

×100%

（用含字母的代數(shù)式表示，結(jié)果可不化簡(jiǎn)）．
（5）以上實(shí)驗(yàn)方法存在一個(gè)嚴(yán)重的漏洞，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率比實(shí)際值偏小，你認(rèn)為是哪一個(gè)裝置中的漏洞

C

，
A．A       B．B      C．C      D．D
是什么漏洞？

C裝置中三氧化硫不一定被完全吸收

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法寫(xiě)出，按照熱化學(xué)方程式二氧化硫的系數(shù)，計(jì)算得到放熱數(shù)值，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)；
（2）濃硫酸具有吸水性做干燥劑，除去混合氣體中少量的水蒸氣；通過(guò)流速控制兩種氣體的比例，使氧氣量略過(guò)量促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率，
①依據(jù)裝置圖分析C是吸收生成的三氧化硫生成硫酸的裝置；
②D中盛放的溶液是用來(lái)吸收剩余的SO₂；
（3）為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，用氧氣把裝置中的二氧化硫和三氧化硫趕到C裝置中被濃硫酸吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收；
（4）C中是硫酸，加入足量氯化鋇生成沉淀為硫酸鋇，已知C中的濃硫酸含溶質(zhì)m mol，氣體進(jìn)入C和D時(shí)分別被完全吸收，且忽略裝置內(nèi)空氣中的CO₂；依據(jù)硫元素守恒計(jì)算得到反應(yīng)生成的二氧化硫物質(zhì)的量，和剩余二氧化硫被氫氧化鈉吸收的物質(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算得到．
（5）生成的三氧化硫在通過(guò)濃硫酸時(shí)不一定被完全吸收．

解答：解：（1）已知0.5molSO₂被O₂氧化成氣態(tài)SO₃，放出49.15kJ熱量，則1molSO₂被O₂氧化成氣態(tài)SO₃，放出98.3kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1，故答案為：SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1；
（2）濃硫酸具有吸水性做干燥劑，除去混合氣體中少量的水蒸氣；通過(guò)流速控制兩種氣體的比例，使氧氣量略過(guò)量促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率；
依據(jù)裝置圖分析C是吸收生成的三氧化硫生成硫酸的裝置；
D中盛放的溶液是用來(lái)吸收剩余的SO₂，所以選用NaOH溶液；
故答案為：②③；吸收SO₃；b；
（3）停止通入SO₂，熄滅酒精后，為使殘留在裝置中的SO₂、SO₃被充分吸收，用氧氣把裝置中的二氧化硫和三氧化硫趕到C裝置中被濃硫酸吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收，故答案為：繼續(xù)通入氧氣一段時(shí)間；
（4）加入足量氯化鋇生成沉淀為硫酸鋇，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，稀釋裝置C中的溶液，C中是硫酸，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀質(zhì)量為ωg判斷為硫酸鋇沉淀；若裝置D增加的質(zhì)量為a g，是剩余的二氧化硫的質(zhì)量；氣體進(jìn)入C和D時(shí)分別被完全吸收，且忽略裝置內(nèi)空氣中的CO₂；
依據(jù)SO₂～SO₃～H₂SO₄～BaSO₄；根據(jù)反應(yīng)關(guān)系計(jì)算反應(yīng)的硫酸物質(zhì)的量=硫酸鋇物質(zhì)的量=

w

233

mol；已知C中的濃硫酸含溶質(zhì)m mol，因此，反應(yīng)生成硫酸的二氧化硫物質(zhì)的量=（

w

233

-m）mol；剩余二氧化硫物質(zhì)的量=

a

64

mol；所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=

w 233 -m

w 233 -m+ a 64

×100%；故答案為：

w 233 -m

w 233 -m+ a 64

×100%；
（5）由于三氧化硫與水反應(yīng)放熱，生成的三氧化硫在通過(guò)濃硫酸時(shí)不一定被完全吸收，而進(jìn)入D裝置被氫氧化鈉吸收，導(dǎo)致剩余二氧化硫物質(zhì)的量偏大，致轉(zhuǎn)化率比實(shí)際值偏��；
故答案為：C；C裝置中三氧化硫不一定被完全吸收．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了工業(yè)制硫酸的反應(yīng)原理應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法，化學(xué)平衡的影響因素，反應(yīng)過(guò)程中的物質(zhì)變化計(jì)算，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝置的應(yīng)用，題目難度中等．