Question

10．硫酸工業(yè)產(chǎn)生的廢氣（主要成分：SO₂、O₂、N₂、CO₂等）排放到空氣中會污染環(huán)境．某化學興趣小組對廢氣的組成進行探究，請回答下列問題：
（Ⅰ）同學甲設(shè)計實驗檢驗廢氣中含有的CO₂，應(yīng)選擇的試劑有BC
A．NaOH濃溶液             B．較濃的酸性KMnO₄溶液
C．足量的澄清石灰水        D．稀鹽酸
觀察到的實驗現(xiàn)象為高錳酸鉀溶液不褪色，最后澄清石灰水變渾濁
（Ⅱ）同學乙欲測定aL（已換算成標準狀況）廢氣中SO₂的含量，將廢氣通入測硫裝置中（如右下圖），采用滴定法測定硫的含量．
（1）H₂O₂氧化SO₂的化學方程式H₂O₂+SO₂=H₂SO₄．
（2）用NaOH溶液滴定生成的H₂SO₄，消耗z mL NaOH溶液．若消耗
1mL NaOH溶液相當于硫的質(zhì)量為y g，則標況下二氧化硫的體積分數(shù)的表達式為：
$\frac{\frac{yzg}{32g/mol}×22.4L/mol}{aL}$×100% （列式，不必化簡）．
（Ⅲ）同學丙方案：實驗步驟如以下流程圖所示：
（1）寫出步驟②中反應(yīng)的離子方程式2H⁺+SO₄+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O．
（2）步驟③中洗滌沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次
（Ⅳ）丁方案：將丙方案中步驟①省略，直接將尾氣通入過量Ba（OH）₂溶液，其余步驟與方案丙相同．你認為丁方案是否合理，不合理（填“合理”或“不合理”），說明理由：BaSO₃被部分氧化為BaSO₄．

Answer 1

分析 （Ⅰ）．設(shè)計實驗檢驗廢氣A中含有的CO₂，需要除去二氧化硫，避免干擾二氧化碳的檢驗，除凈二氧化硫的氣體通過澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在；
（Ⅱ）．（1）雙氧水具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和水；
（2）若消耗1mL NaOH溶液相當于硫的質(zhì)量為y克，z mL NaOH溶液相當于硫的質(zhì)量為yzg，再根據(jù)硫元素守恒計算二氧化硫的體積分數(shù)；
（Ⅲ）．乙方案利用的原理為：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O，最后沉淀硫酸鋇的質(zhì)量計算尾氣中二氧化硫的質(zhì)量，進而計算尾氣二氧化硫含量；
（1）步驟②中硫酸與氫氧化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇與水；
（2）洗滌沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次；
（Ⅳ）將丙方案中步驟①省略，直接將尾氣通入過量Ba（OH）₂溶液，BaSO₃被部分氧化為BaSO₄．

解答 解：（Ⅰ）硫酸工業(yè)產(chǎn)生的廢氣A（主要成分：SO₂、O₂、N₂、CO₂等）排放到空氣中會污染環(huán)境，設(shè)計實驗檢驗廢氣中含有的CO₂，需要除去二氧化硫，避免干擾二氧化碳的檢驗，除凈二氧化硫的氣體通過澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在，石灰水變渾濁證明含有二氧化碳，所以選擇試劑為高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，選擇澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在，觀察到的實驗現(xiàn)象是高錳酸鉀溶液不褪色，最后澄清石灰水變渾濁，證明函二氧化碳，
故答案為：BC，高錳酸鉀溶液不褪色，最后澄清石灰水變渾濁；
（Ⅱ）（1）雙氧水具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和水，反應(yīng)方程式為 H₂O₂+SO₂=H₂SO₄，故答案為：H₂O₂+SO₂=H₂SO₄；
（2）若消耗1mL NaOH溶液相當于硫的質(zhì)量為y克，z mL NaOH溶液相當于硫的質(zhì)量為yzg，則標況下二氧化硫的體積分數(shù)的表達式=$\frac{\frac{yzg}{32g/mol}×22.4L/mol}{aL}$×100%，
故答案為：$\frac{\frac{yzg}{32g/mol}×22.4L/mol}{aL}$×100%；
（Ⅲ）乙方案利用的原理為：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O，最后沉淀硫酸鋇的質(zhì)量計算尾氣中二氧化硫的質(zhì)量，進而計算尾氣二氧化硫含量；
（1）步驟②中反應(yīng)的離子方程式為：2H⁺+SO₄+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O，故答案為：2H⁺+SO₄+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O；
（2）洗滌沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次；
故答案為：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次；
（Ⅳ）將丙方案中步驟①省略，直接將尾氣通入過量Ba（OH）₂溶液，BaSO₃被部分氧化為BaSO₄，導(dǎo)致測定的亞硫酸鋇的質(zhì)量偏大，測定二氧化硫的體積偏大，體積分數(shù)偏大，故不合理；
故答案為：不合理，BaSO₃被部分氧化為BaSO₄．

點評 本題考查學生對實驗原理與實驗操作的理解、實驗方案設(shè)計、元素化合物性質(zhì)、化學計算等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關(guān)鍵，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．