Question

18．含硫物質(zhì)燃燒會(huì)產(chǎn)生大量煙氣，主要成分是SO₂、CO₂、N₂、O₂．某研究性學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室利用下列裝置制備模擬煙氣，并測算模擬煙氣通過轉(zhuǎn)化器的脫硫效率．

回答下列問題：
I．模擬煙氣的制備
（1）用A裝置制SO₂，其化學(xué)反應(yīng)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．
（2）用B裝置制CO₂，使用該裝置優(yōu)點(diǎn)的是隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止．
（3）將制得的氣體與空氣充分混合，獲得模擬煙氣用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)．
II．測定煙氣中SO₂的體積分?jǐn)?shù)
（4）將部分模擬煙氣緩慢通過C、D裝置，其中C、D中盛有的藥品分別是①、④．（填序號(hào)）
①KMnO₄溶液  ②飽和NaHSO₃溶液  ③飽和Na₂CO₃溶液  ④飽和NaHCO₃溶液
（5）若模擬煙氣的流速為a mL/min，若t₁分鐘后，測得量簡內(nèi)液體體積為V mL（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況），則SO₂的體積分?jǐn)?shù)是$\frac{100（a{t}_{1}-V）}{a{t}_{1}}$%．
III．測算模擬煙氣通過轉(zhuǎn)化器的脫硫效率（已轉(zhuǎn)化的SO₂占原有SO₂的百分比）
（6）將模擬煙氣通過轉(zhuǎn)化器E裝置，E裝置中盛有FeCl₂、FeCl₃的混合溶液，常溫下，它可催化SO₂與O₂的反應(yīng)，以達(dá)到脫硫目的．寫出SO₂與FeCl₃溶液參與反應(yīng)過程的離子方程式4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2H₂O+4Fe³⁺．
（7）若模擬煙氣仍以a mL/min的流速通過轉(zhuǎn)化器E裝置，t₂分鐘后，向E裝置中加入酸化的BaCl₂溶液得到白色渾濁液，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量，得到mg固體．若實(shí)驗(yàn)的氣體體積已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況，則該轉(zhuǎn)化器的脫硫效率是$\frac{22400m{t}_{1}}{233{t}_{2}（a{t}_{1}-V）}$．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）實(shí)驗(yàn)室利用濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制備二氧化硫；
（2）通過長頸漏斗控制加如鹽酸的量，從而控制鹽酸和塑料板上碳酸鈣的接觸面積，隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止；
Ⅱ．（4）煙氣中含有的二氧化硫可以和高錳酸鉀溶液反應(yīng)被吸收，二氧化碳用排液法測其體積；
（5）量筒內(nèi)液體體積為VmL，二氧化碳體積就是Vml，求出二氧化碳體積百分?jǐn)?shù)，然后可求二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)；
Ⅲ．（6）催化劑通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)的歷程加快反應(yīng)速率，本身在反應(yīng)前后無論質(zhì)量還是數(shù)量都不變；
（7）為了能夠準(zhǔn)確的測量硫酸鋇的質(zhì)量，要從溶液中分離固體硫酸鋇，依次進(jìn)行過濾、洗滌、干燥的操作；
依據(jù)產(chǎn)生的硫酸鋇的質(zhì)量，可以求出轉(zhuǎn)化的二氧化硫的量，可以求出轉(zhuǎn)化器的脫硫效率．

解答 解：（1）濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)的方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑，
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；
（2）通過控制長頸漏斗鹽酸的加入量，控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，
故答案為：隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止；
Ⅱ．（4）二氧化硫具有強(qiáng)的還原性，可以用強(qiáng)氧化性的高錳酸鉀吸收；二氧化碳在飽和碳酸鈉溶液中的溶解度很小，可以用排飽和碳酸氫鈉溶液來側(cè)量其體積，
故答案為：①④；
（5）若模擬煙氣的流速為aml/min，t分子后測得量筒內(nèi)液體為VmL，則混合氣體二氧化碳、氧氣、氮?dú)獾捏w積

是Vml，則二氧化硫的體積為t₁aml-Vml，所以二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{{t}_{1}aml-Vml}{{t}_{1}aml}$×100%=$\frac{100（a{t}_{1}-V）}{a{t}_{1}}$%，
故答案為：$\frac{100（a{t}_{1}-V）}{a{t}_{1}}$%；
Ⅲ．（6）①SO₂+2H₂O+2Fe³⁺═SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺ 在反應(yīng)①中三價(jià)鐵離子被還原為二價(jià)鐵離子，要想保持質(zhì)量、性質(zhì)不變，得到的二價(jià)鐵離子應(yīng)該被氧氣氧化為三價(jià)鐵離子，反應(yīng)的方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2H₂O+4Fe³⁺，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2H₂O+4Fe³⁺；
（7）為了保證準(zhǔn)確的測量出反應(yīng)生成的硫酸鋇固體，從溶液中分離固體硫酸鋇，依次進(jìn)行過濾、洗滌、干燥的操作，
故答案為：過濾，干燥；
t₂分鐘內(nèi)煙氣中含二氧化硫的體積為：V（SO₂）=at₂×$\frac{100（a{t}_{1}-V）}{a{t}_{1}}$%；
根據(jù)上述反應(yīng)可知各物質(zhì)之間量的關(guān)系為：
SO₂～SO₄^2-～BaSO₄
22400ml    233g
V（SO₂）′mg
所以轉(zhuǎn)化的二氧化硫氣體的體積為：V（SO₂）′=$\frac{22400m}{233}$，所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{V（S{O}_{2}）^{，}}{V（S{O}_{2}）}$=$\frac{22400m{t}_{1}}{233{t}_{2}（a{t}_{1}-V）}$，
故答案為：$\frac{22400m{t}_{1}}{233{t}_{2}（a{t}_{1}-V）}$．

點(diǎn)評(píng) 本題一道實(shí)驗(yàn)題，借助二氧化硫的污染治理情境，考查了氣體制備原理，實(shí)驗(yàn)裝置的選擇，二氧化硫的性質(zhì)及相關(guān)計(jì)算，題目綜合性強(qiáng)，難度中等，注意在學(xué)習(xí)過程中注意培養(yǎng)分析問題，解決問題的能力．