Question

2．空氣是人類賴以生存的自然資源．在工業(yè)生產上規(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．
（1）為測定某地方空氣中SO₂和可吸入顆粒的含量，甲同學設計了如圖所示的實驗裝置：

注：氣體流速管是用來測量單位時間內通過氣體體積的裝置
①上述實驗過程中化學反應的原理是SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI（用化學方程式表示）．
②應用上述裝置測定空氣中SO₂含量和可吸入顆粒的含量，除測定氣體流速（單位：mL•s^-1）外，還需要測定碘溶液藍色褪去所需的時間和裝置A在反應前后的質量或吸收前后顆粒吸附劑、棉花、玻璃管（盛放容器）的總質量．
③己知：碘單質微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度．請你協助甲同學完成l00mL5×10^-4mo1•L^-1碘溶液的配制．為配制精確濃度的溶液，先要配制1000mLl×10^-2 mol•L^-1碘溶液，再取5.00mL溶液稀釋成為5×10^-4mol•L^-1碘溶液．
第一步：準確稱取2.54g碘單質加入燒杯中，同時加入少量碘化鉀固體，加適量水攪拌使之完全溶解．
第二步：將第一步所得溶液全部轉入1000 mL的容量瓶中，洗滌、定容、搖勻．
第三步：用第二步所得溶液配制5×10^-4mo1•L^-1碘溶液，此步操作中，除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外還需要的玻璃儀器有移液管（或酸式滴定管） 100mL容量瓶（填儀器名稱）．
（2）空氣中SO₂含量的測定：
①在指定的地點取樣，以200mL•s^-1氣體流速通過氣體流速管通入到上圖實驗裝置中，觀察記錄碘溶液褪色所需時間為500s，則該地空氣中的SO₂含量是0.016mg•L^-1，符合（填“符合”、“不符合”）排放標準．
②如果甲同學用該方法測量空氣中SO₂的含量時，所測得的數值比實際含量低，其原因可能是氣體流速過快，吸收不完全（或未充分反應）；裝置氣密性較差（假設溶液配制、稱量或量取及各種讀數均無錯誤）”．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫用碘溶液來吸收生產歷史和碘化氫，測定SO₂含量，除測定氣體流速（單位：cm³•min^-1）外，還需要測定溶液藍色恰好褪去所需的時間，要測可吸入顆粒的含量，可用顆粒吸附劑來吸收，顆粒吸附劑前后質量之差即為可吸入顆粒的質量，則應測定吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質量；準確稱取碘單質的質量=1L×l×10^-2 mol•L^-1 ×254g/mol=2.54g，碘單質加入燒杯中，同時還應加入少量碘化鉀固體，依據配制100ml溶液的步驟選擇需要的玻璃儀器；
（2）①依據化學方程式定量關系計算，SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI；
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；如果裝置漏氣時，部分二氧化硫會逸散出廣口瓶．

解答 解：（1）①二氧化硫用碘溶液來吸收，反應的化學方程式為：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄，
故答案為：SO₂+I₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄；
②要測可吸入顆粒的含量，可用顆粒吸附劑來吸收，顆粒吸附劑前后質量之差即為可吸入顆粒的質量，則應測定吸收前后顆粒吸附劑、棉花、盛放容器的總質量，測定SO₂含量，除測定氣體流速（單位：cm³•min^-1）外，還需要測定溶液藍色恰好褪去所需的時間，
故答案為：裝置A在反應前后的質量或吸收前后顆粒吸附劑、棉花、玻璃管（盛放容器）的總質量；
③第一步：為配制精確濃度的溶液，先要配制1000mLl×10^-2 mol•L^-1碘溶液，再取5.00mL溶液稀釋成為5×10^-4mol•L^-1碘溶液．計算需要稱量碘單質的質量=1L×l×10^-2 mol•L^-1 ×254g/mol=2.54g，
故答案為：2.54；
第二步：由題意可知碘單質微溶于水，KI可以增大碘在水中的溶解度，則準確稱取2.54g碘單質加入燒杯中，同時還應加入少量碘化鉀固體，加適量水攪拌使之完全溶解，則第二步操作應將第一步所得溶液全部轉入1000 mL的容量瓶中，定容，搖勻，
則從第二步所得溶液中，取出10.00mL溶液于100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度線，可得碘溶液，
故答案為：將第一步所得溶液全部轉入1000 mL的容量瓶中；
第三步：用第二步所得溶液配制5×10^-4mo1•L^-1碘溶液100ml，此步操作中，除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外還需要的玻璃儀器有移液管（或酸式滴定管） 100mL容量瓶，
故答案為：移液管（或酸式滴定管） 100mL容量瓶；
（2）①碘單質物質的量=0.050L×5×10^-4mol/L=2.5×10^-5mol，
SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI
二氧化硫物質的量為2.5×10^-5mol，
質量為2.5×10^-5mol×64g/moL=1.6×10^-3g，
以200mL•s^-1氣體流速通過氣體流速管通入到上圖實驗裝置中，觀察記錄碘溶液褪色所需時間為500s，體積=200mL•s^-1×500s=100000ml，所以空氣中SO₂的含量為$\frac{1.6×1{0}^{-3}g}{100L}$g/cm³=0.016mg/L，空氣中二氧化硫的最大允許排放濃度不得超過0.02mg•L^-1，則此氣體符合排放標準，
故答案為：0.016；符合；
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，從而導致測得的數值比實際含量低；
吸收不完全測定結果會偏低；
如果裝置漏氣時，部分二氧化硫會逸散出廣口瓶，從而導致測得的數值比實際含量低．
故答案為：氣體流速過快，吸收不完全（或未充分反應）；裝置氣密性較差．

點評 本題考查了物質組成的實驗探究分析、溶液配制過程、氣體含量計算、誤差分析應用等知識，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．