Question

6．實驗室中，用如圖1所示裝置及所給藥品（圖中部分夾持儀器已略去）探究工業(yè)制硫酸接觸室中的反應(yīng)，并測定此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．

已知：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol；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）根據(jù)實驗?zāi)康�，請從上面如圖2中選擇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處合適的裝置，將其序號填入空格中：裝置ⅠB，裝置ⅡA，裝置ⅢD．
（2）開始進行實驗時，首先應(yīng)進行的操作是檢查裝置氣密性．
（3）加熱硬質(zhì)玻璃管時，若不斷升高溫度，SO₂的轉(zhuǎn)化率會減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ安蛔儭被颉皽p小”）
（4）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)通入氧氣一段時間．
（5）實驗結(jié)束后，若裝置Ⅱ增加的質(zhì)量為b g，裝置Ⅲ增加的質(zhì)量為a g，則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是$\frac{4b}{4b+5a}$×100%；過程中反應(yīng)放出熱量為1.223bkJ（用含字母的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）可以用濃硫酸來干燥二氧化硫氣體；SO₃的熔點是16，8℃，較低，可以用冰水來獲得三氧化硫，Ⅲ中為吸水和尾氣處理；
（2）氣體的制備及性質(zhì)實驗中需要檢查裝置的氣密性；
（3）根據(jù)（1）中的熱化學(xué)方程式，升溫平衡向逆反應(yīng)方向進行判斷；
（4）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A裝置中吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收；
（5）依據(jù)硫元素守恒計算得到反應(yīng)生成的三氧化硫物質(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)化率概念計算；結(jié)合三氧化硫的物質(zhì)的量及熱化學(xué)方程式2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol計算．

解答 解：（1）Ⅰ裝置必須要對二氧化硫進行干燥，可以用濃硫酸來干燥二氧化硫氣體；SO₃的熔點是16，8℃，可以用冰水來獲得三氧化硫；未反應(yīng)掉的二氧化硫?qū)�空氣會產(chǎn)生污染，Ⅲ中應(yīng)該加氫氧化鈉溶液尾氣處理裝置，
故答案為：B；A；D；
（2）實驗前，必須進行的操作是檢查裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
（3）根據(jù)（1）中的熱化學(xué)方程式，升溫平衡向逆反應(yīng)方向進行，所以SO₂的轉(zhuǎn)化率會減小，
故答案為：減��；
（4）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A裝置中吸收三氧化硫，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)通入氧氣一段時間；
（5）已知Ⅱ增加的質(zhì)量為b g即三氧化硫的質(zhì)量，因此，反應(yīng)生成三氧化硫的二氧化硫物質(zhì)的量=$\frac{bg}{80g/mol}$=$\frac{80}$mol；裝置Ⅲ增加的質(zhì)量為a g即被氫氧化鈉吸收的剩余二氧化硫物質(zhì)的質(zhì)量，因此，剩余的二氧化硫物質(zhì)的量=$\frac{ag}{64g/mol}$=$\frac{a}{64}$mol，
所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{\frac{80mol}}{\frac{80}mol+\frac{a}{64}mol}$×100%=$\frac{4b}{4b+5a}$×100%；
反應(yīng)生成$\frac{80}$mol三氧化硫，根據(jù)反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol可知反應(yīng)放出熱量為：196.6kJ/mol×$\frac{1}{2}$×$\frac{80}$mol≈1.223bkJ，
故答案為：$\frac{4b}{4b+5a}$×100%；1.223bkJ．

點評 本題考查工業(yè)制硫酸的方法，題目難度中等，涉及二氧化硫的性質(zhì)、化學(xué)平衡的影響因素、計算以及化學(xué)方程式的書寫等知識，明確實驗原理為解答關(guān)鍵，試題綜合性較強，充分考查學(xué)生分析和解決問題的能力，側(cè)重實驗及計算能力的考查．