Question

某校活動小組用圖示的裝置及所給藥品（圖中夾持儀器已略去）探究工業制硫酸接觸室中的反應，并測定此條件下二氧化硫的轉化率．已知C中的濃硫酸含溶質m mol，假設氣體進入C和D時分別被完全吸收，且忽略裝置內空氣中的CO₂．

請回答下列問題：
（1）已知0.5mol SO₂被O₂氧化成氣態SO₃，放出49.15kJ熱量，反應的熱化學方程式為

SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1

；
（2）實驗時裝置A的作用是

②③

，（填序號）
①充分混合SO₂和O₂，②干燥作用，③通過流速控制兩種氣體的比例；
裝置C中濃硫酸的作用為

吸收SO₃

；
裝置D中盛放的溶液是足量的

b

（填序號）
a．BaCl₂溶液      b．NaOH溶液       c．NaHSO₃飽和溶液
（3）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

繼續通入氧氣一段時間

；
（4）實驗結束，稀釋裝置C中的溶液，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀質量為w g．若裝置D增加的質量為a g，則此條件下二氧化硫的轉化率是

w 233 -m

w 233 -m+ a 64

×100%

（用含字母的代數式表示，結果可不化簡）．
（5）以上實驗方法存在一個嚴重的漏洞，導致轉化率比實際值偏小，你認為是哪一個裝置中的漏洞

C

，
A．A       B．B      C．C      D．D
是什么漏洞？

C裝置中三氧化硫不一定被完全吸收

．

Answer 1

分析：（1）依據熱化學方程式的書寫方法寫出，按照熱化學方程式二氧化硫的系數，計算得到放熱數值，標注物質聚集狀態；
（2）濃硫酸具有吸水性做干燥劑，除去混合氣體中少量的水蒸氣；通過流速控制兩種氣體的比例，使氧氣量略過量促進平衡正向進行，提高二氧化硫轉化率，
①依據裝置圖分析C是吸收生成的三氧化硫生成硫酸的裝置；
②D中盛放的溶液是用來吸收剩余的SO₂；
（3）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C裝置中被濃硫酸吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收；
（4）C中是硫酸，加入足量氯化鋇生成沉淀為硫酸鋇，已知C中的濃硫酸含溶質m mol，氣體進入C和D時分別被完全吸收，且忽略裝置內空氣中的CO₂；依據硫元素守恒計算得到反應生成的二氧化硫物質的量，和剩余二氧化硫被氫氧化鈉吸收的物質的量，根據轉化率概念計算得到．
（5）生成的三氧化硫在通過濃硫酸時不一定被完全吸收．

解答：解：（1）已知0.5molSO₂被O₂氧化成氣態SO₃，放出49.15kJ熱量，則1molSO₂被O₂氧化成氣態SO₃，放出98.3kJ熱量，反應的熱化學方程式為SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1，故答案為：SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1；
（2）濃硫酸具有吸水性做干燥劑，除去混合氣體中少量的水蒸氣；通過流速控制兩種氣體的比例，使氧氣量略過量促進平衡正向進行，提高二氧化硫轉化率；
依據裝置圖分析C是吸收生成的三氧化硫生成硫酸的裝置；
D中盛放的溶液是用來吸收剩余的SO₂，所以選用NaOH溶液；
故答案為：②③；吸收SO₃；b；
（3）停止通入SO₂，熄滅酒精后，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C裝置中被濃硫酸吸收三氧化硫，二氧化硫趕入D裝置中被氫氧化鈉溶液吸收，故答案為：繼續通入氧氣一段時間；
（4）加入足量氯化鋇生成沉淀為硫酸鋇，實驗結束后，稀釋裝置C中的溶液，C中是硫酸，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀質量為ωg判斷為硫酸鋇沉淀；若裝置D增加的質量為a g，是剩余的二氧化硫的質量；氣體進入C和D時分別被完全吸收，且忽略裝置內空氣中的CO₂；
依據SO₂～SO₃～H₂SO₄～BaSO₄；根據反應關系計算反應的硫酸物質的量=硫酸鋇物質的量=

w

233

mol；已知C中的濃硫酸含溶質m mol，因此，反應生成硫酸的二氧化硫物質的量=（

w

233

-m）mol；剩余二氧化硫物質的量=

a

64

mol；所以二氧化硫的轉化率=

w 233 -m

w 233 -m+ a 64

×100%；故答案為：

w 233 -m

w 233 -m+ a 64

×100%；
（5）由于三氧化硫與水反應放熱，生成的三氧化硫在通過濃硫酸時不一定被完全吸收，而進入D裝置被氫氧化鈉吸收，導致剩余二氧化硫物質的量偏大，致轉化率比實際值偏小；
故答案為：C；C裝置中三氧化硫不一定被完全吸收．

點評：本題考查了工業制硫酸的反應原理應用，熱化學方程式的書寫方法，化學平衡的影響因素，反應過程中的物質變化計算，實驗過程中裝置的應用，題目難度中等．