Question

11．空氣中的SO₂含量和可吸入顆粒的含量（可用g/cm³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）為測定某地方的空氣中SO₂和可吸入顆粒的含量，查閱資料得知：可用含有一定量碘的溶液測定空氣中的SO₂含量，反應(yīng)方程式是：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI．甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)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）外，還需要測定溶液藍(lán)色恰好褪去所需的時(shí)間 和吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量．
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)完成稀碘溶液的配制：
第一步：準(zhǔn)確稱取1.27g碘單質(zhì)加入燒杯中，同時(shí)加入少量碘化鉀固體；
第二步：加適量水使之完全溶解，然后加水至溶液體積為1000mL；
第三步：從第二步所得溶液中，取出10.00mL溶液加入稀釋至100mL．
（2）乙同學(xué)擬用下列簡易裝置測定空氣中的SO₂含量：準(zhǔn)確取50mL第三步所得的碘溶液，注入圖2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800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）提出合理假設(shè)：抽氣速度過快或_．
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，決定只需抽氣100次以下，即可說明空氣中的SO₂含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)．請你設(shè)計(jì)合理的改進(jìn)方案：將50mL的碘溶液的體積減小為5mL，并將廣口瓶改為試管．

Answer 1

分析 （1）測定出氣體流速、溶液藍(lán)色恰好褪去所需的時(shí)間可以計(jì)算空氣中的SO₂含量；
稱量出吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量，可以計(jì)算可吸入顆粒的含量；
稀碘溶液時(shí)，加入適量的碘化鉀可以促進(jìn)碘的溶解；
（2）根據(jù)空氣中二氧化硫的最大允許排放濃度和碘溶液體積、濃度可以計(jì)算抽氣的次數(shù)至少為多少次時(shí)，方可說明該地空氣中的SO₂含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)；
如果抽氣速度過快，部分二氧化硫可能來不及和碘水反應(yīng)；
如果裝置漏氣時(shí)，部分二氧化硫會(huì)逸散出廣口瓶．

解答 解：（1）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）外，還需要測定溶液藍(lán)色恰好褪去所需的時(shí)間和吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量，測定出氣體流速和溶液藍(lán)色恰好褪去所需的時(shí)間，可以計(jì)算空氣中的SO₂含量；稱量出吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質(zhì)量，可以計(jì)算可吸入顆粒的含量．
故填：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第一步：準(zhǔn)確稱取1.27g碘單質(zhì)加入燒杯中，同時(shí)加入少量碘化鉀固體，以加快碘的溶解．
故填：同時(shí)加入少量碘化鉀固體．
（2）①設(shè)與50mL第三步所得的碘溶液反應(yīng)的二氧化硫質(zhì)量為x，
第三步所得的碘溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是1.27×10^-2%，稀碘溶液的密度近似等于水的密度，
SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI，
64 254
x  1.27×10^-2%×50g
$\frac{64}{x}$=$\frac{254}{1.27×10-2%×50g}$，
x=1.6mg，
設(shè)該地空氣中的SO₂含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，乙同學(xué)抽氣的次數(shù)至少為y，
根據(jù)題意有：$\frac{1.6mg}{0.1L×y}$=0.02mg/L，
y=800次，
故填：800．
②如果抽氣速度過快，部分二氧化硫可能來不及和碘水反應(yīng)，從而導(dǎo)致測得的數(shù)值比實(shí)際含量低；
如果裝置漏氣時(shí)，部分二氧化硫會(huì)逸散出廣口瓶，從而導(dǎo)致測得的數(shù)值比實(shí)際含量低．
故答案為：抽氣速度過快；裝置漏氣．
③合理的改進(jìn)方案是：將50mL的碘溶液的體積減小為5mL，并將廣口瓶改為試管．
故填：將50mL的碘溶液的體積減小為5mL，并將廣口瓶改為試管．

點(diǎn)評 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．