Question

【題目】含硫物質(zhì)燃燒會產(chǎn)生大量煙氣，主要成分是SO2、CO2、N2、O2。某研究性學習小組在實驗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。

模擬煙氣的制備

測定煙氣中SO2的體積分數(shù) 煙氣通過轉(zhuǎn)化器脫硫

請回答下列問題：

I. 模擬煙氣的制備

（1）用_______裝置制SO2，用________裝置制CO2（填“A”或“B”）。

（2）將制得的氣體與一定量空氣充分混合，獲得模擬煙氣用于后續(xù)實驗。

Ⅱ. 測定煙氣中SO2的體積分數(shù)

（3）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_______、________。（填序號）

①KMnO4溶液 ②飽和NaHSO3溶液 ③飽和Na2CO3溶液 ④飽和NaHCO3溶液

寫出吸收SO2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____________________________________________。

（4）若模擬煙氣的流速為a mL/min，t1 min后，測得量筒內(nèi)液體體積為V mL，則SO2的體積分數(shù)是_______。

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）

（5）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，該混合溶液可以催化SO2與O2的反應(yīng)，以達到更好脫硫的目的。寫出催化劑參與反應(yīng)過程的離子方程式：

①SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+

②_________________________________________________。

（6）若模擬煙氣仍以a mL/min的流速通過轉(zhuǎn)化器E裝置，t2 min后，向E裝置中加入酸化的___________溶液得到白色渾濁液，經(jīng)一系列操作后，得到m g固體。若實驗的氣體體積已折算為標準狀況，則該轉(zhuǎn)化器的脫硫效率是________________。

Answer 1

【答案】 A B ① ④ 5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+ 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+ BaCl2

【解析】I. (1)實驗室制備二氧化硫，可以選用亞硫酸鈉固體和硫酸反應(yīng)，亞硫酸鈉易溶于水，應(yīng)該選用A裝置制SO2，實驗室用碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)制備二氧化碳，碳酸鈣難溶于水，可以選用B裝置制CO2，故答案為：A；B；

Ⅱ．(3)二氧化硫具有強的還原性，可以用強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，高錳酸鉀氧化二氧化硫生成硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，故答案為：①；④；5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；

(4)若模擬煙氣的流速為aml/min，t1分子后測得量筒內(nèi)液體為VmL，則混合氣體二氧化碳、氧氣、氮氣的體積是Vml，則二氧化硫的體積為t1aml-Vml，所以二氧化硫的體積分數(shù)為×100%=%，故答案為： %；

Ⅲ. (5)②SO2+2H2O+2Fe3+═SO42-+2Fe2++4H+ 在反應(yīng)①中三價鐵離子被還原為二價鐵離子，要想保持質(zhì)量、性質(zhì)不變，得到的二價鐵離子應(yīng)該被氧氣氧化為三價鐵離子，反應(yīng)的方程式為：4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，故答案為：4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+；

(6)若模擬煙氣仍以a mL/min的流速通過轉(zhuǎn)化器E裝置，t2 min后，向E裝置中加入酸化的氯化鋇溶液得到硫酸鋇沉淀；t2分鐘內(nèi)煙氣中含二氧化硫的體積為：V(SO2)=at2×%； 根據(jù)上述反應(yīng)可知各物質(zhì)之間量的關(guān)系為：

SO2～SO42-～BaSO4

22400ml233g

V(SO2)′ mg

所以轉(zhuǎn)化的二氧化硫氣體的體積為：V(SO2)′=；所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率==，故答案為：BaCl2； 。