Question

為探究工業(yè)制硫酸接觸室中的反應(yīng)，并測定此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，甲同學(xué)設(shè)計了如圖裝置（圖中部分夾持儀器已略去）．已知SO₃熔點為16.8℃，假設(shè)氣體進入裝置時分別被完全吸收，且忽略裝置內(nèi)空氣中的CO₂．

（1）開始進行實驗時，首先應(yīng)進行的操作是

 

．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

 

．
（2）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

 

．
（3）實驗結(jié)束后，若裝置D增加的質(zhì)量為a g，裝置E增加的質(zhì)量為b g，則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是

 

（用含字母的代數(shù)式表示）．
（4）為探究反應(yīng)后E中的可能生成物，同學(xué)們提出了幾種假設(shè)：
假設(shè)1：只有亞硫酸鈉；
假設(shè)2：只有硫酸鈉；
假設(shè)3：

 

．
乙同學(xué)通過實驗證明了假設(shè)3成立．請幫助乙同學(xué)完成實驗操作和現(xiàn)象

 

．

Answer 1

分析：（1）裝置圖分析可知制備氣體，驗證氣體性質(zhì)，開始需要驗證裝置氣密性；為把生成的二氧化硫、三氧化硫全部趕出吸收，停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，應(yīng)繼續(xù)通入空氣一會；
（2）依據(jù)題干條件計算2mol二氧化硫和氧氣反應(yīng)生成三氧化硫放出熱量，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法寫出；
（3）裝置D中是利用三氧化硫在冷卻條件下冷凝為液體三氧化硫，裝置E中是剩余的二氧化硫氣體被吸收的質(zhì)量，結(jié)合硫元素守恒計算二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；
（4）依據(jù)假設(shè)1、2可知假設(shè)3為硫酸鈉和亞硫酸鈉都有；依據(jù)亞硫酸根離子和硫酸根離子性質(zhì)設(shè)計實驗驗證．

解答：解：（1）裝置圖分析可知制備氣體，驗證氣體性質(zhì)，開始需要驗證裝置氣密性；為把生成的二氧化硫、三氧化硫全部趕出吸收，停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，應(yīng)繼續(xù)通入空氣一會，
故答案為：檢查裝置的氣密性；  繼續(xù)通入空氣一段時間；
（2）0.5mol SO₂被O₂氧化成氣態(tài)SO₃，放出49.15kJ熱量，則2molSO₂被氧氣氧化為熟練放熱196.6KJ，熱化學(xué)方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ/mol，
故答案為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ/mol；
（3）裝置D中是利用三氧化硫在冷卻條件下冷凝為液體三氧化硫，增重ag為SO₃的質(zhì)量，裝置E增重是剩余的二氧化硫氣體被吸收的質(zhì)量，結(jié)合硫元素守恒計算二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=

ag 80g/mol

ag 80g/mol + bg 64g/mol

×100%=

4a

4a+5b

×100%，
故答案為：

4a

4a+5b

×100%；
（4）依據(jù)假設(shè)1、2可知假設(shè)3為硫酸鈉和亞硫酸鈉都有；依據(jù)亞硫酸根離子和硫酸根離子性質(zhì)設(shè)計實驗驗證，亞硫酸根離子利用和酸反應(yīng)生成使品紅褪色的二氧化硫氣體，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，設(shè)計的實驗過程為：取少量E中溶液于試管，先加入過量的稀鹽酸，產(chǎn)生的氣體使品紅溶液褪色（或變淺），證明含有亞硫酸鈉；然后加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明含有硫酸鈉，
故答案為：既有亞硫酸鈉，也有硫酸鈉；  取少量E中溶液于試管，先加入過量的稀鹽酸，產(chǎn)生的氣體使品紅溶液褪色（或變淺），然后加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫，物質(zhì)性質(zhì)的實驗探究分析和實驗驗證方法的設(shè)計分析應(yīng)用，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實驗基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等．