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13. (2025·南通期中)为测定某地空气中$\ce{SO_{2}}$和可吸入颗粒的含量,某同学设计了如图所示的装置:
注:①上述实验中测定$\ce{SO_{2}}$的原理为$\ce{SO_{2} +I_{2} +2H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}SO_{4} +2HI}$。淀粉遇$\ce{I_{2}}$显蓝色。
②气体流速管是用来测量单位时间内通过气体体积的装置;颗粒吸附剂用于吸附可吸入颗粒。
已知空气中二氧化硫的最大允许排放浓度不得超过$0.02\ \mathrm{mg· L^{-1}}$,在指定的地点取样,以$200\ \mathrm{mL· s^{-1}}$气体流速通过气体流速管通入如图实验装置中,观察记录碘溶液褪色所需时间为$500\ \mathrm{s}$。
(1)应用上述装置测定空气中$\ce{SO_{2}}$和可吸入颗粒的含量,除需测定气体流速(单位:$\mathrm{mL· s^{-1}}$)外,还需要测定碘溶液蓝色褪去所需的时间和
(2)计算该地空气中$\ce{SO_{2}}$的含量并判断是否符合排放标准。(写出详细计算过程)
(3)如果甲同学用该方法测量空气中$\ce{SO_{2}}$的含量时,所测得的数值比实际含量低,其原因可能是
注:①上述实验中测定$\ce{SO_{2}}$的原理为$\ce{SO_{2} +I_{2} +2H_{2}O\xlongequal{\;\;}H_{2}SO_{4} +2HI}$。淀粉遇$\ce{I_{2}}$显蓝色。
②气体流速管是用来测量单位时间内通过气体体积的装置;颗粒吸附剂用于吸附可吸入颗粒。
已知空气中二氧化硫的最大允许排放浓度不得超过$0.02\ \mathrm{mg· L^{-1}}$,在指定的地点取样,以$200\ \mathrm{mL· s^{-1}}$气体流速通过气体流速管通入如图实验装置中,观察记录碘溶液褪色所需时间为$500\ \mathrm{s}$。
(1)应用上述装置测定空气中$\ce{SO_{2}}$和可吸入颗粒的含量,除需测定气体流速(单位:$\mathrm{mL· s^{-1}}$)外,还需要测定碘溶液蓝色褪去所需的时间和
反应前后装置A的质量
。(2)计算该地空气中$\ce{SO_{2}}$的含量并判断是否符合排放标准。(写出详细计算过程)
(3)如果甲同学用该方法测量空气中$\ce{SO_{2}}$的含量时,所测得的数值比实际含量低,其原因可能是
气体流速过快,吸收不完全(合理即可)
(写出一种即可)。答案
(1)反应前后装置A的质量
(2)解:设该地空气中二氧化硫的质量为$x$。
$\ce{SO_{2} +I_{2} +2H_{2}O=\!=\!=H_{2}SO_{4} +2HI}$
64 254
$x$ 6.35 mg
$\dfrac{64}{254}=\dfrac{x}{6.35\ \mathrm{mg}}\ \ x=1.6\ \mathrm{mg}$
空气的体积为$200\ \mathrm{mL· s^{-1}}×500\ \mathrm{s}=100\ 000\ \mathrm{mL}=100\ \mathrm{L}$,则空气中$\ce{SO_{2}}$的含量为$\dfrac{1.6\ \mathrm{mg}}{100\ \mathrm{L}} = 0.016\ \mathrm{mg· L^{-1}} ＜0.02\ \mathrm{mg· L^{-1}}$,符合排放标准。
答:该地空气中$\ce{SO_{2}}$的含量为$0.016\ \mathrm{mg· L^{-1}}$;符合排放标准。
(3)气体流速过快,吸收不完全(合理即可)
解析:(1)应用题图装置测定空气中$\ce{SO_{2}}$和可吸入颗粒的含量,除需测定气体流速(单位:$\mathrm{mL· s^{-1}}$)外,还需要测定碘溶液蓝色褪去所需的时间和反应前后装置A的质量。(3)如果甲同学用该方法测量空气中$\ce{SO_{2}}$的含量时,所测得的数值比实际含量低,其原因可能是气体流速过快,吸收不完全,或未充分反应,或装置气密性较差(合理即可)。
(2)解:设该地空气中二氧化硫的质量为$x$。
$\ce{SO_{2} +I_{2} +2H_{2}O=\!=\!=H_{2}SO_{4} +2HI}$
64 254
$x$ 6.35 mg
$\dfrac{64}{254}=\dfrac{x}{6.35\ \mathrm{mg}}\ \ x=1.6\ \mathrm{mg}$
空气的体积为$200\ \mathrm{mL· s^{-1}}×500\ \mathrm{s}=100\ 000\ \mathrm{mL}=100\ \mathrm{L}$,则空气中$\ce{SO_{2}}$的含量为$\dfrac{1.6\ \mathrm{mg}}{100\ \mathrm{L}} = 0.016\ \mathrm{mg· L^{-1}} ＜0.02\ \mathrm{mg· L^{-1}}$,符合排放标准。
答:该地空气中$\ce{SO_{2}}$的含量为$0.016\ \mathrm{mg· L^{-1}}$;符合排放标准。
(3)气体流速过快,吸收不完全(合理即可)
解析:(1)应用题图装置测定空气中$\ce{SO_{2}}$和可吸入颗粒的含量,除需测定气体流速(单位:$\mathrm{mL· s^{-1}}$)外,还需要测定碘溶液蓝色褪去所需的时间和反应前后装置A的质量。(3)如果甲同学用该方法测量空气中$\ce{SO_{2}}$的含量时,所测得的数值比实际含量低,其原因可能是气体流速过快,吸收不完全,或未充分反应,或装置气密性较差(合理即可)。
14. 一黑紫色的固体为 $\ce{KMnO_{4}}$ 和 $\ce{MnO_{2}}$ 的混合物,为测定混合物中 $\ce{KMnO_{4}}$ 的质量分数,某同学取样 20.0 g,对固体充分加热,测得固体质量随反应时间变化的曲线如图。
(1)生成氧气的总质量为
(2)求样品中 $\ce{KMnO_{4}}$ 的质量分数(写出计算过程)。
(3)请画出在实验过程中 $\ce{MnO_{2}}$ 的质量随时间变化的坐标图。
(1)生成氧气的总质量为
1.6
g(精确到小数点后一位)。(2)求样品中 $\ce{KMnO_{4}}$ 的质量分数(写出计算过程)。
(3)请画出在实验过程中 $\ce{MnO_{2}}$ 的质量随时间变化的坐标图。
答案
(1)$1.6$
(2)解:设样品中高锰酸钾的质量为$x$,生成$\ce{MnO_{2}}$的质量为$y$。
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
316 87 32
$x$ $y$ 1.6 g
$\dfrac{316}{32}=\dfrac{x}{1.6\ \mathrm{g}}$,解得:$x=15.8\ \mathrm{g}$
$\dfrac{87}{32}=\dfrac{y}{1.6\ \mathrm{g}}$,解得:$y=4.35\ \mathrm{g}$
样品中高锰酸钾的质量分数是$\dfrac{15.8\ \mathrm{g}}{20.0\ \mathrm{g}}×100\%=79\%$。
答:样品中$\ce{KMnO_{4}}$的质量分数为79%。
(3)
解析:(1)根据质量守恒定律,生成氧气的质量为$20.0\ \mathrm{g}-18.4\ \mathrm{g}=1.6\ \mathrm{g}$。(3)原混合物中二氧化锰的质量为$20.0\ \mathrm{g}-15.8\ \mathrm{g}=4.2\ \mathrm{g}$;二氧化锰的质量从4.2 g开始会慢慢增多,直到质量增加到$4.2\ \mathrm{g}+4.35\ \mathrm{g}=8.55\ \mathrm{g}$。
