Question

二氧化硫是大氣污染物之一，為粗略地測定周圍環境中的SO₂含量，某學生課外活動小組設計了如圖的實驗裝置．
表1  我國環境空氣質量標準中對每次空氣質量測定中的S0₂最高濃度限值

S02最高濃度限值（單位mg?m-3）
一級標準	二級標準	三級標準
0.15	0.50	0.70

（1）檢查裝置的氣密性時，先在試管中裝入適量的水（保證玻璃導管的下端浸沒在水中），然后

向外輕輕拉動注射器的活塞

（填寫實驗操作方法），將會看到

浸沒在水中的玻璃導管口有氣泡冒出

（填寫實驗現象），則證明該裝置的氣密性良好．
（2）已知二氧化硫與碘水的反應為：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI．向試管中加入1.0mL溶質質量分數為1.27×10^-4的碘水（此時溶液的密度與水的密度近似），用適量的蒸餾水稀釋后再加入2-3滴淀粉溶液，配制成溶液A．測定指定地點的空氣中SO₂的含量時，推拉注射器的活塞反復抽氣，A溶液由

藍

色變為

無

色時反應恰好完全進行．
（3）課外活動小組分成第一小組和第二小組，使用相同的實驗裝置和溶液A，在同一地點、同時測量空氣中的S0₂含量（兩個小組所用時間相同、所用裝置和藥品均無問題）．當反應恰好完全進行，記錄抽氣次數如下（假設每次抽氣500mL）．請將表填寫完整（計算時保留二位有效數字）．
表2  不同組別的測量值：

分組	第一小組	第二小組
抽氣次數	120	140
空氣中S02的含量（單位：mg?m-3）	0.53	0.46

（4）通過測定并計算，你判斷出所測地點的空氣中S0₂的含量屬于

三級

標準（填表3中所列舉的等級），你認為

第一

小組（填“第一”或“第二”）小組的測定結果更接近實際值，原因是

第二小組的抽氣速度過快，造成空氣中SO₂與碘未充分反應，產生較大誤差

．

Answer 1

分析：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．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，從而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．

解答：解：（1）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，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．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      1g×0.0127%

64

x

=

254

1g×0.0127%

X=0.000032g=0.032mg
第一組：

0.032mg

500×120×10-6m3

=0.53mg/m³
第二組：

0.032mg

500×140×10-6m3

=0.46mg/m³
第一組：0.53mg/m3；第二組：0.46mg/m³．
（4）由于第二組抽氣速率過快，造成空氣中SO₂與碘水未充分反應，產生較大誤差，所以第一組更實際符合．
②三級，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．
故答案為：
（1）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）藍；無；
（3）（第一小組）0.53；（第二小組）0.46；
（4）三級；第一；第二小組的抽氣速度過快，造成空氣中SO₂與碘未充分反應，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．