Question

2．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)采用下列裝置模擬硫酸工業(yè)的接觸室，制備SO₃并測(cè)定實(shí)驗(yàn)條件下SO₂的轉(zhuǎn)化率．

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)V₂O₅表面紅熱后，應(yīng)將酒精燈移開一段時(shí)間后再繼續(xù)加熱，其原因是該反應(yīng)放熱，如果持續(xù)加熱則溫度過(guò)高會(huì)影響催化劑的活性，影響反應(yīng)速率；溫度過(guò)高會(huì)使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)不利于SO₃的生成．
（2）結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先停止通入SO₂，并繼續(xù)通入一段時(shí)間O₂．
（3）為了除去SO₂氣體中混有的少量SO₃，還可以讓混合氣體通過(guò)飽和亞硫酸氫鈉溶液（除了圖示方法）．為了檢驗(yàn)SO₂氣體中是否混有少量SO₃，可以讓混合氣體通過(guò)氯化鋇溶液；若有白色沉淀現(xiàn)象出現(xiàn)，說(shuō)明SO₂氣體中混有SO₃．
（4）為了測(cè)定該條件下SO₂的轉(zhuǎn)化率，若B中U型管內(nèi)收集到的物質(zhì)的質(zhì)量為m g，還需要測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是C瓶溶液增重的質(zhì)量C瓶溶液增重的質(zhì)量．實(shí)際測(cè)得SO₂的轉(zhuǎn)化率比理論值小，其主要原因有A、D．
A、裝置C中亞硫酸鹽被氧化              B、SO₂通入速度太快，未被充分吸收
C、有SO₂殘留在A、B裝置中             D、SO₃揮發(fā)，被裝置C吸收．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，結(jié)合溫度對(duì)催化劑活性的影響分析；
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，要把未反應(yīng)的二氧化硫全部排入C中；
（3）根據(jù)SO₃與亞硫酸氫鈉溶液反應(yīng)生成SO₂來(lái)分析除雜試劑，利用SO₃與氯化鋇反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀而SO₂不與氯化鋇反應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)SO₂氣體中是否混有少量SO₃；
（4）U型管內(nèi)收集到的物質(zhì)為三氧化硫，還需要知道剩余的二氧化硫的質(zhì)量；SO₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的二氧化硫質(zhì)量}{參加反應(yīng)的二氧化硫的質(zhì)量+剩余的二氧化硫的質(zhì)量}$，根據(jù)該公式中數(shù)據(jù)的變化分析．

解答 解：（1）由二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的反應(yīng)：2SO₂+O?2SO₃，△H＜0，可知道該反應(yīng)放熱，如果持續(xù)加熱則溫度過(guò)高會(huì)影響催化劑的活性，影響反應(yīng)速率；溫度過(guò)高會(huì)使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)不利于SO₃的生成，
故答案為：該反應(yīng)放熱，如果持續(xù)加熱則溫度過(guò)高會(huì)影響催化劑的活性，影響反應(yīng)速率；溫度過(guò)高會(huì)使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)不利于SO₃的生成；
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，要把未反應(yīng)的二氧化硫全部排入C中，則應(yīng)該先停止通二氧化硫，再通一段時(shí)間的氧氣把二氧化硫全部排入C中，
故答案為：通入二氧化硫；通入一段時(shí)間的氧氣；
（3）飽和NaHSO₃溶液與SO₃、水反應(yīng)，除去SO₃氣體，同時(shí)生成SO₂氣體，不引入新雜質(zhì)，且飽和NaHSO₃溶液還可以降低SO₂氣體的溶解度，則除雜試劑為飽和NaHSO₃溶液；SO₃與氯化鋇反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀而SO₂不與氯化鋇反應(yīng)，SO₃+H₂O+BaCl₂ =BaSO₄↓+2HCl，所以檢驗(yàn)SO₂氣體中是否混有少量SO₃，可以讓混合氣體通過(guò)氯化鋇溶液，若有白色沉淀出現(xiàn)，說(shuō)明SO₂氣體中混有SO₃，
故答案為：飽和亞硫酸氫鈉；氯化鋇；白色沉淀；
（4）U型管內(nèi)收集到的物質(zhì)為三氧化硫，要計(jì)算二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，還需要知道剩余的二氧化硫的質(zhì)量，即C瓶溶液增加的質(zhì)量；
SO₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的二氧化硫質(zhì)量}{參加反應(yīng)的二氧化硫的質(zhì)量+剩余的二氧化硫的質(zhì)量}$，根據(jù)該公式中數(shù)據(jù)的變化分析：
A、裝置C中亞硫酸鹽被氧化，則C瓶溶液增加的質(zhì)量偏大，即剩余的二氧化硫的質(zhì)量偏大，所以SO₂的轉(zhuǎn)化率偏小，故A選；
B、SO₂通入速度太快，未被充分吸收，則C瓶溶液增加的質(zhì)量偏小，即剩余的二氧化硫的質(zhì)量偏小，所以SO₂的轉(zhuǎn)化率偏大，故B不選；
C、有SO₂殘留在A、B裝置中，則C瓶溶液增加的質(zhì)量偏小，即剩余的二氧化硫的質(zhì)量偏小，所以SO₂的轉(zhuǎn)化率偏大，故C不選；
D、SO₃揮發(fā)，被裝置C吸收，則C瓶溶液增加的質(zhì)量偏大，即剩余的二氧化硫的質(zhì)量偏大，所以SO₂的轉(zhuǎn)化率偏小，故D選；
故答案為：C瓶溶液增加的質(zhì)量；AD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重于實(shí)驗(yàn)裝置綜合性考查，注意把握誤差分析的方法，題目難度中等．