Question

11．硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過0.05%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)需經(jīng)處理后才能排放．某校興趣小組欲測定硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量，采用以下方案：
甲方案：如下圖所示，圖中氣體流量計(jì)B用于準(zhǔn)確測量通過尾氣的體積．將尾氣通入一定體積已知濃度的碘水中測定SO₂的含量．當(dāng)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失時(shí)，立即關(guān)閉活塞A．
（1）洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個(gè)多孔球泡D，可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，其理由是增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應(yīng)．
（2）洗氣瓶C中的溶液可以用其他試劑替代，請(qǐng)你舉出一種：酸性高錳酸鉀溶液或溴水．
（3）洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，沒有及時(shí)關(guān)閉活塞A，測得的SO₂含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
乙方案：實(shí)驗(yàn)步驟如下面流程圖所示：
尾氣VL$→_{①}^{過量H_{2}O_{2}溶液}$溶液$→_{②}^{過量Ba（OH）_{2}溶液}$$→_{③}^{過濾、洗滌、干燥、稱重}$固體mg
（4）寫出步驟②中反應(yīng)的化學(xué)方程式H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO4↓+2H₂O．
（5）步驟③中洗滌沉淀的方法是向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次．
（6）通過的尾氣體積為VL已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，該尾氣中二氧化硫的含量（體積分?jǐn)?shù)）為$\frac{22.4m}{233V}$（用含有V、m的代數(shù)式表示）．
丙方案：將乙方案中步驟①省略，直接將尾氣通入過量Ba（OH）₂溶液中，其余步驟與乙方案相同．
（7）你認(rèn)為丙方案是否合理，說明理由：不合理，BaSO₃被部分氧化為BaSO₄．

Answer 1

分析 甲方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，據(jù)此確定二氧化硫的物質(zhì)的量，進(jìn)而定尾氣中二氧化硫的含量；
（1）洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個(gè)多孔球泡D，可以增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應(yīng)；
（2）洗氣瓶C中的溶液還可以用酸性高錳酸鉀溶液、溴水等代替；
（3）洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，沒有及時(shí)關(guān)閉活塞A，則通入尾氣的體積增大；
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(jì)算尾氣中二氧化硫的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算尾氣二氧化硫含量；
 （4）步驟②中硫酸與氫氧化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇與水；
（5）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；
（6）mg是硫酸鋇的質(zhì)量，計(jì)算硫酸鋇的物質(zhì)的量，根據(jù)硫元素守恒計(jì)算二氧化硫的體積，進(jìn)而計(jì)算二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)；
（7）將乙方案中步驟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：甲方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，最后測定剩余氣體的體積，進(jìn)而定尾氣中二氧化硫的含量；
（1）洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個(gè)多孔球泡D，可以增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應(yīng)，
故答案為：增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應(yīng)；
（2）洗氣瓶C中的溶液還可以用酸性高錳酸鉀溶液、溴水等代替，
故答案為：酸性高錳酸鉀溶液或溴水；
（3）洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，沒有及時(shí)關(guān)閉活塞A，則通入尾氣的體積增大，因此SO₂含量偏低，
故答案為：偏低；
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(jì)算尾氣中二氧化硫的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算尾氣二氧化硫含量；
 （4）步驟②中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO4↓+2H₂O，
故答案為：H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO4↓+2H₂O；
（5）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；
（6）mg是硫酸鋇的質(zhì)量，硫酸鋇的物質(zhì)的量為  $\frac{mg}{233g/mol}$=$\frac{m}{233}$mol，根據(jù)硫元素守恒可知二氧化硫的體積為$\frac{m}{233}$mol×22.4L/mol=$\frac{22.4m}{233}$L，故尾氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù) $\frac{\frac{22.4m}{233}L}{VL}$=$\frac{22.4m}{233V}$，
故答案為：$\frac{22.4m}{233V}$；
（7）將乙方案中步驟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?jǐn)?shù)偏大，故不合理，
故答案為：不合理，BaSO₃被部分氧化為BaSO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作的理解、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、元素化合物性質(zhì)、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力．