Question

SO₂是大氣污染物之一，為粗略測定周圍環境中SO₂的含量，某課外活動小組設計了如下實驗裝置：

注：單向閥原理說明：當注射器推活塞時，①關閉，②打開；當注射器拉活塞時，①打開，②關閉．
（1）甲、乙兩同學欲對上述整套裝置檢查氣密性：
甲同學是用手捂住試管（或微熱試管），觀察導管中是否有液面上升的現象．是否能？

 

（填能或不能）；
乙同學是先從玻璃導管向試管中注入水，觀察導管中液面與試管中液面是否形成高度差，且在一段時間后，觀察液面差是否變化的方法．是否能？

 

（填能或不能）；
若上述兩種方案均不能，請思考新方案，并填下列空白（若上述可行，則不填下列空白）：先在試管中裝入適量水（保證玻璃導管的下端浸沒在水中），然后（填操作方法）

 

，看到

 

（填實驗現象），證明該裝置的氣密性良好．
（2）向試管中加入0.00127%的碘水10g，用適量的蒸餾水稀釋后，再加入2～3滴淀粉溶液，配置成溶液A．測定指定地點空氣中SO₂的含量時，推拉注射器的活塞反復抽氣，試管中發生的化學反應方程式為SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，A溶液由

 

色變為

 

時表明反應恰好完全進行，此時應停止抽氣．
（3）我國環境空氣質量標準中對每次空氣質量測定中SO₂的最高濃度限值（mg/m³）：一級標準：0.15；二級標準：0.50；三級標準：0.70．該課外活動小組分成第一活動小組和第二活動小組，使用相同的實驗裝置和溶液A，在同一地點、同時測量空氣中SO₂的含量．當反應恰好完全進行，記錄抽氣時間和次數如下（假定每次抽氣500mL）．請將下表填寫完整（計算時保留2位有效數字）：

分組	第一小組	第二小組
抽氣時間	20分鐘	21分鐘
抽氣次數	100	130
SO2含量：mg/m3

①在實驗過程中，需緩緩抽動活塞的目的是

 

；若快速抽拉，則測定的結果將

 

（填偏大、偏小或無影響）；
②判斷該地點的空氣中SO₂含量屬于

 

（填數字）級標準，

 

（填“第一”或“第二”）小組的測定結果準確，另一小組實驗結果產生較大偏差的原因是（兩個小組所用藥品和裝置均無問題）

 

．

Answer 1

分析：（1）弄清裝置氣密性的檢驗必須要保證裝置能形成一個密閉的體系和引起密閉體系內的壓強的變化，由于當注射器推活塞時，①關閉，②打開；當注射器拉活塞時，①打開，②關閉，因此檢查該裝置的氣密性時，為使形成一個密閉的空間，應拉注射器的活塞，使裝置內的壓強減小，從而在浸沒在水中的玻璃導管口會看到有氣泡冒出．
（2）由于SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，當單質碘恰好完全反應時，淀粉遇碘變成的藍色就會消失．
（3）由于所取得碘水是一樣的，因此兩組實驗中參與反應的二氧化硫的質量一樣多，所以根據參加反應的碘的質量即可求出二氧化硫的質量，從而確定此地空氣中二氧化硫的含量．為保證空氣中二氧化硫充分和碘水反應，所以抽氣時要緩慢進行，以免影響實驗結果．

解答：解：（1）由于玻璃導管與空氣相同，沒形成密閉的體系；而乙同學雖然向玻璃導管注水但沒有使其壓強發生變化，因此兩個同學都沒法檢驗出裝置的氣密性是否完好．
故答案為：不能；不能．
若要檢驗該裝置的氣密性，首先理解單向閥的作用，單向閥原理說明：當注射器推活塞時，①關閉，②打開；當注射器拉活塞時，①打開，②關閉．因此應該外拉注射器的活塞，導致試管內壓強減小，若看到浸沒在水中的玻璃管口處有氣泡冒出，說明氣密性良好．
故答案為：向外輕輕拉動注射器的活塞，浸沒在水中的玻璃導管口有氣泡冒出
（2）從提供的化學方程式不難看出，當反應物恰好完全反應時，溶液中不再有單質碘，溶液的藍色就會消失．
故答案為：藍，無色
（3）由于所取得碘水是一樣的，因此兩組實驗中參與反應的二氧化硫的質量一樣多，
根據化學方程式計算，設參與反應的二氧化硫的質量為X．
SO₂ +I₂+2H₂O=H₂SO₄ +2HI
64   254
X    10g×0.00127%

64

254

=

X

10g×0.00127%

解之得：X=0.000032g=0.032mg
第一組所測的二氧化硫的含量為：

0.032mg

500×100×10-6 m3

=0.64mg/m3
第二組所測的二氧化硫的含量為：

0.032mg

500×130×10-6m3

=0.49mg/m3
故答案為：

分組	第一小組	第二小組
抽氣時間	20分鐘	21分鐘
抽氣次數	100	130
SO2含量：mg/m3	0.64	0.49

①為了使二氧化硫氣體完全被吸收，因此抽拉氣體時要緩緩地進行．若速率過快，二氧化硫不能充分和碘水反應，致使測得二氧化硫的質量偏小．
故答案為：讓二氧化硫與碘充分反應（或使空氣中二氧化硫被充分吸收），偏小
②第一組的結論是正確的，第二組數據誤差較大，主要由于抽氣速率過快，造成空氣中SO2與碘水未充分反應，產生較大誤差．
所以該地的空氣中的二氧化硫的含量應屬于三級．
故答案為：三級；第一；抽氣速率過快，造成空氣中SO₂與碘水未充分反應，產生較大誤差；

點評：主要對空氣中二氧化硫的含量進行了探究，該題有一定的深度，難度較大，主要培養學生分析問題、解決問題的能力．