Question

含硫物質燃燒會產生大量煙氣，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化器的脫硫效率。

回答下列問題：
Ⅰ．模擬煙氣的制備
（1）用A裝置制SO₂，化學反應方程式為                             。
（2）用B裝置制CO₂，使用該裝置優點的是                           。
（3）將制得的氣體與空氣充分混合，獲得模擬煙氣用于后續實驗。
II．測定煙氣中SO₂的體積分數
（4）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
（5）若模擬煙氣的流速為amL/min，若t₁分鐘后，測得量筒內液體體積為VmL，則SO₂的體積分數是               。
Ⅲ．測算模擬煙氣通過轉化器的脫硫效率（已轉化的SO₂占原有SO₂的百分比）
（6）將模擬煙氣通過轉化器E裝置，E裝置中盛有FeCl₂、FeCl₃的混合溶液，常溫下，它可催化SO₂與O₂的反應，以達到脫硫目的。寫出催化劑參與反應過程的離子方程式 ①SO₂+2H₂O+2Fe³⁺＝SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺ ②                          。
（7）若模擬煙氣仍以amL/min的流速通過轉化器E裝置，t₂分鐘后，向E裝置中加入酸化的BaCl₂溶液得到白色渾濁液，經     、洗滌、       、稱量，得到mg固體。若實驗的氣體體積已折算為標準狀況，則該轉化器的脫硫效率是          。

Answer 1

Ⅰ．（1）Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）＝Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑（2分）
（2）可以隨時控制反應的發生和停止（2分）
Ⅱ．（4）① ④（各1分）（5）%（2分）（6）4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2H₂O+4Fe³⁺（2分）
（7）過濾 （1分） 干燥 （1分） （3分）

解析試題分析：Ⅰ．（1）實驗室制備SO₂是用濃硫酸與亞硫酸鈉反應，反應的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）＝Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑。
（2）B裝置是簡易啟普發生器，其優點是可以隨時控制反應的發生和停止。
Ⅱ．（4）由于SO₂易溶于水，所以C裝置中的試劑應該是原來吸收SO₂，可以利用SO₂的還原性借助于酸性高錳酸鉀溶液氧化。CO₂氣體能溶于水，所以D裝置應該用飽和碳酸氫鈉溶液通過排水法收集液體來測量SO₂的體積。
（5）若模擬煙氣的流速為amL/min，若t₁分鐘后，測得量筒內液體體積為VmL，這說明混合氣中CO₂、氮氣和氧氣的體積之和為Vml，則SO₂的體積是t₁amL－Vml，所以二氧化硫的體積分數是×100%＝×100%。
（6）催化劑在反應前后是不變的，因此常溫下，若它可催化SO₂與O₂的反應，以達到脫硫目的。則根據第一步反應SO₂+2H₂O+2Fe³⁺＝SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺可知，第二步反應一定是氧氣再將亞鐵離子轉化為鐵離子，則反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2H₂O+4Fe³⁺。
（7）所得白色沉淀是硫酸鋇，層溶液中分離出硫酸鋇的操作應該是過濾、洗滌、干燥、稱量。根據（5）中SO₂的含量可知，理論上應該生成硫酸鋇的質量為×233，因此該轉化器的脫硫效率是＝
考點：考查SO₂制備、性質檢驗、實驗方案設計與評價以及含量測定等