Question

【題目】含硫物質燃燒會產生大量煙氣，主要成分是SO2、CO2、N2和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的化學方程式為______________________________。

（2）用B裝置制CO2，使用該裝置的優點是___________________________。

（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，C、D中盛放的藥品分別是____、____(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a mL·min-1，t1 min后，測得量筒內液體的體積為V mL則SO2的體積分數是_______________(寫表達式)。

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FeC12和FeCl3的混合溶液，常溫下，它可催化SO2與O2的反應，以達到脫硫的目的。寫出催化劑參與反應過程的離子方程式：

①SO2+2H2O+2Fe3+==SO42-+2Fe2++4H+；②______________________________。

（7）若模擬煙氣仍以a mL· min-1的流速直接通過轉化器E裝置，t2 min后，向E裝置中加入足量的鹽酸酸化的BaCl2溶液得到白色渾濁液，經_______、 洗滌、_____、稱量，得到m g固體。若實驗的氣體體積已折算為標準狀況，則該轉化器的脫硫效率是_________________.

Answer 1

【答案】 Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑ 可以隨時控制反應的發生 ① ④ (at1－V)/at1×100% 4Fe2＋＋O2＋4H＋=2H2O＋4Fe3＋ 過濾 干燥 22400mat1/[233at2(at1－V)]×100%

【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+＝SO42-+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＝