Question

2012年冬天，我國城市空氣污染狀況受到人們的強烈關注．在空氣質量報告中，SO₂的指數是衡量空氣質量好壞的重要指標．為了測定空氣中的SO₂含量，有三位同學分別采用了以下測定方法．

I．氧化還原法：甲同學擬采用圖1所示的裝置進行實驗：
（1）該實驗需要80mL5×10^-4mol/L的碘溶液，甲同學應稱量I₂______g（精確到0.001），選擇
______mL的容量瓶進行配制．該實驗所涉及的氧化還原反應原理為______（用化學方程式表示），該實驗原理是利用了SO₂的______性．
（2）在甲同學所配碘溶液濃度準確，并且量取藥品及實驗過程中各種讀數均無錯誤的情況下，利用上述裝置所測定的SO₂含量仍然比實際含量低，請分析其中可能的原因______．
Ⅱ．重量法：乙同學擬用圖2所示簡易裝置進行實驗．實驗操作如下：按圖安裝好儀器，在廣口瓶中盛放足量的H₂O₂水溶液，用規格為20mL．的針筒抽氣100次，使空氣中的SO₂被H₂O₂水溶液充分吸收（SO₂+H₂O₂═H₂SO₄）．在吸收后的水溶液中加入足量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀，經過濾、洗滌、干燥等步驟后進行稱量，得白色固體0.182mg．
（3）取樣處空氣中SO₂含量為______mg/L（精確到0.001）．
（4）已知，常溫下BaSO₃的K_SP為5.48×10^-7飽和亞硫酸溶液中c（SO^2-₃）=6.3×10^-8mol/L．
有同學認為以上實驗不必用H₂O₂吸收SO₂，直接用0.1mol/L BaCl₂溶液來吸收SO₂即可產生沉淀，請用以上數據分析這樣做是否可行______．
III．儀器法：丙同學直接使用一種SO₂濃度智能監測儀測定空氣中的SO₂含量，這種監測儀是利用電化學原理，根據電池產生電流的強度來準確測量SO₂濃度的．該電池總的化學反應原理為：2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄
（5）請寫出該電池負極的電極反應式______．

Answer 1

解：（1）需要配制100mL溶液，溶液中碘的物質的量是：0.1L×5×10^-4mol/L=5×10^-5mol，碘的質量是：254g/mol×5×10^-5mol=0.0127g≈0.013g，配制80mL溶液，沒有80mL容量瓶，所以需要配制100mL溶液，選擇100mL容量瓶；二氧化硫和碘反應的方程式是：I₂+2H₂O+SO₂=H₂SO₄+2HI，二氧化硫表現了還原性，
故答案是：0.13g；100； I₂+2H₂O+SO₂=H₂SO₄+2HI；還原性；
（2）二氧化硫含量減少的原因有：裝置氣密性差、抽氣速度過快、二氧化硫易溶于水而裝置中的棉花團不干燥、部分二氧化硫溶于水后與水中溶解的少量氧氣反應生成硫酸而損失等，
故答案是：裝置氣密性差、抽氣速度過快、二氧化硫易溶于水而裝置中的棉花團不干燥、部分二氧化硫溶于水后與水中溶解的少量氧氣反應生成硫酸而損失等（其他合理答案即可）
（3）白色沉淀是硫酸鋇沉淀，物質的量是：=7.811×10^-7mol，取樣處空氣中SO₂含量為：≈0.025mg/L，
故答案是：0.025；
（4）因溶液中c（Ba²⁺）=0.1mol/L，c（SO₄^2-）≤6.3×10^-8mol/L，其離子積c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，所以直接用直接用0.1mol/L BaCl₂溶液來吸收SO₂不能產生BaSO₃沉淀，
故答案是：c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，不會生成沉淀，不可以用氯化鋇溶液吸收二氧化硫；
（5）電池總的化學反應原理為：2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄，負極發生氧化反應，所以負極是二氧化硫失去電子生成硫酸根離子的反應，電極離子反應方程式是：SO₂+2H₂O-2e^-═2SO₄^2-+4H⁺，
故答案是：SO₂+2H₂O-2e^-═2SO₄^2-+4H⁺．
分析：（1）根據數據算出需要碘的質量；需要100mL容量瓶；碘和二氧化硫的反應方程式；利用化合價變化判斷；
（2）從裝置的嚴密性、二氧化硫的溶解性、棉花團的干燥性等方面考慮；
（3）根據S原子質量守恒，生成硫酸鋇的物質的量就等于二氧化硫的物質的量，計算出空氣中二氧化硫的含量；
（4）根據亞硫酸鋇的溶度積，比較溶液中的c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）乘積與K_SP（BaSO₃）大小關系，從而判斷是否生成沉淀；
（5）負極失去電子，發生氧化反應，根據反應原理寫出負極電極反應．
點評：本題考查了探究空氣中二氧化硫含量的方法，涉及了濃度計算、化學方程式的書寫等知識，題量比較大，難度稍高．