Question

【題目】除去燃煤煙氣中的有毒氣體，一直是重要的科研課題。某科研小組設計如下裝 置模擬工業脫硫脫氮，探究SO2和NO同時氧化的吸收效果。模擬煙氣由N2 (90.02%)、SO2(4.99%)、NO(4.99%)混合而成，各氣體的流量分別由流量計控制，調節三路氣體相應的流量比例，充分混合后進入A。已知：FeSO4+NO[Fe(NO)]SO4(棕色)

(l)儀器A的名稱是____，該裝置出氣管口有兩個玻璃球泡，其作用是____。

(2)反應前裝置中需要先通入一段時間N2，目的是____，其操作方法是____。

(3)實驗中A瓶出現黑色沉淀，寫出 A瓶中脫硫反應的離子方程式____。繼續實驗，現B瓶溶液顏色不變、C瓶溶液出現棕色，這些現象說明____。

(4)關閉活塞e，打開活塞d，在其出氣管口，用NO檢測儀研究A在不同溫度時的脫氮率，實驗結果如下圖所示，分析圖中信息，得出的結論是____。在55℃之前，脫氮率隨溫度升高而變化的原因可能是____。

Answer 1

【答案】洗氣瓶 消除氣泡 排除裝置內的空氣 關閉d，打開e、a 2H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4H+或者2CO(NH2)2+4H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4NH4++2CO2↑ SO2完全吸收，NO不完全吸收 在55℃之前，脫氮率隨溫度升高而升高，在55℃之后，脫氮率隨溫度升高而降低。（或者：隨溫度升高，脫氮率先升高后降低） 溫度升高，化學反應速率加快

【解析】

本題以工業脫硫脫氮為載體，考查儀器名稱與作用、實驗操作與目的等相關知識，從數據、圖形和實驗現象中提取信息進行實驗分析與解釋的能力。本題情境來源于真實的工業生產，難度適中

（1）洗氣瓶是一種用液體吸收劑通過鼓泡的方式吸收氣體中的雜質，達到凈化氣體作用的一種常用玻璃儀器，實驗室可用廣口瓶（或錐形瓶、大試管）與長短玻璃管制成簡易的洗氣裝置。鼓泡吸收時，可能有未破裂的氣泡進入出氣管口堵塞氣路，此洗氣瓶出氣管口有兩個玻璃球泡，有消除氣泡作用。故答案為：洗氣瓶；消除氣泡。

（2）O2與NO常溫下即可發生反應，SO2在溶液中也可以與O2發生反應，為了避免空氣中O2對NO、SO2的吸收或檢驗產生干擾，實驗中需要先關閉d、打開e，形成氣體通路，再打開a通入氮氣，將整個裝置內的空氣排走。故答案為：排除裝置內的空氣；關閉d，打開e、a。答案：排除裝置內的空氣；關閉d，打開e、a。

（3）高錳酸鉀溶液會將NO、SO2氧化成HNO3和H2SO4，高錳酸鉀的還原產物為黑色沉淀MnO2，利用尿素水解的氨來中和溶液中生成的酸，避免對實驗造成干擾。故方程式為2H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4H+；或者2CO(NH2)2+4H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4NH4++2CO2↑。繼續實驗時，發現B瓶品紅溶液顏色不變，說明氣體中SO2幾乎除凈；C瓶溶液硫酸亞鐵溶液出現棕色，由題目中的信息可知，NO不完全吸收。故答案為2H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4H+或者2CO(NH2)2+4H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4NH4++2CO2↑；SO2完全吸收，NO不完全吸收。

（4）前半段曲線上升，是因為溫度促使反應速率加快，也可能是反應中生成的Mn2+自催化作用變強所致；后半段曲線下降，可能溫度過高，氣體的溶解度降低，影響了氣體的溶解吸收，也可能是Mn2+的催化作用變弱所致。故答案為：在55℃之前，脫氮率隨溫度升高而升高。在55℃之后，脫氮率隨溫度升高而降低。（或者：隨溫度升高，脫氮率先升高后降低）；在55℃之前，脫氮率隨溫度升高而變化的原因可能是溫度升高，化學反應速率加快。