Question

18．硫酸工業(yè)產生的廢氣A（主要成分：SO₂、O₂、N₂、CO₂等）排放到空氣中會污染環(huán)境．某化學興趣小組對廢氣A的組成進行探究，請回答下列問題．
（1）同學甲設計實驗檢驗廢氣A中含有CO₂，應選擇的試劑有BC．
A．NaOH溶液     B．酸性KMnO₄溶液    C．澄清石灰水    D．鹽酸
（2）同學乙欲測定廢氣A中SO₂的含量，取a L廢氣A并設計了如圖裝置進行實驗．
①為了保證實驗成功，裝置A應具有的現象是KMnO₄溶液的紫紅色不能完全褪色，攪拌的目的是提高SO₂的吸收率．
②同學丙認為A裝置前后的質量差就是aL廢氣中含有的SO₂的質量，然后進行含量計算．經小組討論后，同學丁提出疑問，按照同學丙的實驗，若廢氣中SO₂完全被吸收，則最后測定的結果應該偏大，同學丁推斷的理由是實驗過程中發(fā)生2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄．
（3）興趣小組的同學查閱資料發(fā)現可利用硫酸工業(yè)廢氣A制備皓礬（ZnSO₄•7H₂O）．實驗模擬制備皓礬工業(yè)流程如下：

①“氧化”中加入硫酸鐵發(fā)生反應的離子方程式是2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
②加入Zn粉的目的是除溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺等．
③固體A主要成分是Zn、Fe．
④操作b得到純凈皓礬晶體，必要的操作是蒸發(fā)（濃縮）、降溫（結晶）、過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 （1）設計實驗檢驗廢氣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；
（2）①測定廢氣A中SO₂的含量，為了保證實驗成功需要在A裝置中用高錳酸鉀溶液全部吸收，高錳酸鉀溶液不褪色證明吸收完全，攪拌的主要作用是充分吸收二氧化硫，提高吸收率；
②測定的結果應該偏大，可能是生成的亞硫酸被氣體中氧氣氧化，氣體質量增大；
（3）廢氣凈化后加入硫酸鐵氧化二氧化硫為硫酸，硫酸鐵被還原為硫酸亞鐵，加入過量鋅粉還原亞鐵離子和鐵離子，得到固體A為鋅和鐵，濾液為硫酸鋅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌干燥等步驟得到硫酸鋅晶體；
①“氧化”中加入硫酸鐵發(fā)生反應是和其他中二氧化硫發(fā)生還會有反應生成硫酸亞鐵和硫酸；
②加入過量鋅粉還原亞鐵離子和鐵離子；
③分析可知固體A為鋅和鐵；
④操作b是溶液中得到純凈皓礬晶體，采取冷卻結晶，過濾洗滌干燥等步驟得到．

解答 解：（1）硫酸工業(yè)產生的廢氣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，石灰水變渾濁證明含有二氧化碳，所以A中為高錳酸鉀溶液，B中為澄清石灰水；
故答案為：BC．
（2）①為了保證實驗成功需要在A裝置中用高錳酸鉀溶液全部吸收，高錳酸鉀溶液不褪色證明二氧化硫吸收完全，攪拌的主要作用是充分吸收二氧化硫，提高吸收率；
故答案為：KMnO₄溶液的紫紅色不能完全褪色；提高SO₂的吸收率；
②按照同學丙的實驗，若廢氣中SO₂完全被吸收，測定的結果應該偏大，可能是生成的亞硫酸被氣體中氧氣氧化，實驗過程中發(fā)生2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，導致測定氣體質量增大；
故答案為：實驗過程中發(fā)生2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄；
（3）廢氣凈化后加入硫酸鐵氧化二氧化硫為硫酸，硫酸鐵被還原為硫酸亞鐵，加入過量鋅粉還原亞鐵離子和鐵離子，得到固體A為鋅和鐵，濾液為硫酸鋅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌干燥等步驟得到硫酸鋅晶體；
①“氧化”中加入硫酸鐵發(fā)生反應是和其他中二氧化硫發(fā)生還會有反應生成硫酸亞鐵和硫酸，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
②加入過量鋅粉還原亞鐵離子和鐵離子，除溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺等
故答案為：除溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺等；
③分析可知固體A為鋅和鐵；
故答案為：Zn、Fe；
④操作b是溶液中得到純凈皓礬晶體，必要的操作為：冷卻結晶，過濾洗滌，干燥等步驟得到；
故答案為：蒸發(fā)（濃縮）、降溫（結晶）．

點評 本題考查了物質組成的實驗探究方法和過程分析判斷，主要是物質性質的理解應用．掌握基礎是關鍵，題目難度中等．