Question

某市熱電廠使用的燃料是含硫較多的煤．該廠附近一所中學的同學經常聞到空氣有異味，且空氣能見度差．學校研究性學習小組意識到這有可能是該廠排出的廢氣超標造成的，于是在老師的指導下做了探究實驗，請你填寫下列空白．
【提出問題】空氣里SO₂是否超標呢？
【查閱資料】Ⅰ．我國關于SO₂在風景區、居民區、工廠區的空氣質量標準分別見下表：

地   區	風景區	居民區	工廠區
SO2濃度限值（mg/m3）	0.15	0.50	0.70

Ⅱ．硫酸鋇既不溶于水，也不溶于酸（如不與稀鹽酸、稀硝酸等反應）．
【設計實驗】同學設計以下步驟來測定空氣中SO₂的含量．
（1）采集工廠附近的空氣樣品250L．
（2）將空氣樣品通過NaOH溶液，加入一定量氧化劑H₂O₂，使其中Na₂SO₃完全轉化為Na₂SO₄，反應的化學方程式：

 

．
（3）再加入過量的BaCl₂溶液，經過過濾、洗滌、烘干，稱量固體質量為1.2mg．
計算：250L空氣樣品中SO₂的質量為

 

mg．由空氣質量標準可得出結論：該廠排放的SO₂

 

．
（4）簡述采集空氣樣品的方法

 

．
【發現新問題】考慮到空氣中的各種氣體成分，有同學認為該實驗測得的SO₂的含量偏大，其依據及你提出的實驗改進方案是

 

．
【反思與應用】為盡快改善該地區的空氣質量，請你提出一條合理化建議：

 

．

Answer 1

分析：【設計實驗】（2）根據氧化劑和還原劑之間發生的反應進行書寫；
（3）根據反應過程中的原子守恒思想，二氧化硫最后硫元素全部進入硫酸鋇中來計算，并進行比較；
（4）根據氣體的性質確定氣體的收集方法，
【發現新問題】根據空氣中的二氧化碳與二氧化硫的性質相似進行分析，可以對二氧化碳的干擾進行屏蔽；
【反思與應用】根據二氧化碳的危害進行解答．

解答：解：【設計實驗】（2）反應中氧化劑是雙氧水，還原劑是亞硫酸鈉，故方程式為：Na₂SO₃+H₂O₂=H₂O+Na₂SO₄；
（3）根據反應過程中硫原子守恒思想：SO₂→Na₂SO₃→Na₂SO₄→BaSO₄，故可以根據硫酸鋇沉淀的質量確定二氧化硫的質量，設二氧化硫的質量為m，
  SO₂----BaSO₄
  64      233
  m       1.2mg

64

m

=

233

1.2mg

   m=0.33mg
答：250L空氣樣品中SO₂的質量為0.33mg，0.33mg＞0.15mg，超標．
（4）收集氣體的方法為：可樂瓶裝滿水蓋上瓶蓋拿到工廠附近，然后倒掉水，再蓋上瓶蓋．
【發現新問題】空氣中的二氧化碳也會和二氧化硫一樣，經過相應的反應，最終也會轉化成碳酸鋇沉淀，增加硫酸鋇的質量，對實驗結果產生影響，根據硫酸鋇不溶于酸，二碳酸鋇溶于酸的事實，可以向難溶物中加入酸排除二氧化碳的干擾；
【反思與應用】為改善該地區的空氣質量，可以將工廠廢氣進行治理，達標后再排放．
故答案為：
【設計實驗】（（2）Na₂SO₃+H₂O₂═Na₂SO₄+H₂O；（3）0.33、超標；
（4）用可樂瓶裝滿水蓋上瓶蓋拿到工廠附近，然后倒掉水，再蓋上瓶蓋（或用打氣管注入；癟的塑料袋撐起等，其他合理答案也可，但遇水不給分）；
【發現新問題】空氣中的二氧化碳也要和氫氧化鈉溶液反應，并繼續與BaCl₂溶液反應，生成碳酸鋇沉淀．向沉淀中加入過量的稀硝酸后，再進行其余操作；
【反思與應用】工廠廢氣進行治理，達標后再排放．

點評：本題綜合考查了酸雨的形成、危害，以及二氧化硫及亞硫酸鈉的化學性質，并考查了原子守恒思想在解題中的應用，是一道難度較大的綜合題目．