Question

(18分)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，其化學反應方程式為                  。
(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a mL/min，若t₁分鐘后，測得量簡內液體體積為V mL(已折算為標準狀況)，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SO₂與FeCl₃溶液參與反應過程的離子方程式            。
(7)若模擬煙氣仍以a mL/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）Cu + 2H₂SO₄（濃）CuSO₄ + 2H₂O + 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，共2分） （5）% （3分）
（6）2H₂O + 2Fe³⁺ + SO₂ ＝2Fe²⁺ + SO₄^2- + 4H⁺ （2分）
（7）過濾 （2分）    干燥 （2分）   （3分）

試題分析：（1）裝置A需要加熱，這說明所用試劑是濃硫酸和銅，反應的化學方程式為Cu + 2H₂SO₄（濃）CuSO₄ + 2H₂O + SO₂↑。
（2）B裝置制CO₂，屬于簡易啟普發生器，使用該裝置優點的是通過控制長頸漏斗鹽酸的加入量，控制反應的發生和停止。
Ⅱ．（4）二氧化硫具有強的還原性，可以用強氧化性的高錳酸鉀吸收；二氧化碳在飽和碳酸鈉溶液中的溶解度很小，可以用排飽和碳酸氫鈉溶液來側量其體積，故答案為：①④；
（5）二氧化碳的體積是Vml，則二氧化碳的體積分數為： ，則二氧化硫的體積分數為100%－＝%；
（6）①SO₂+2H₂O+2Fe³⁺═SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺在反應①中三價鐵離子被還原為二價鐵離子，要想保持質量、性質不變，得到的二價鐵離子應該被氧氣氧化為三價鐵離子，反應的方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝2H₂O+4Fe³⁺；
（7）為了保證準確的測量出反應生成的硫酸鋇固體，從溶液中分離固體硫酸鋇，依次進行過濾、洗滌、干燥的操作；t₂分鐘內煙氣中含二氧化硫的體積為：V（SO₂）=at₂×%；根據上述反應可知各物質之間量的關系為：
SO₂～SO₄^2-～BaSO₄
22400ml          233g
V（SO₂）′    mg
所以轉化的二氧化硫氣體的體積為：V（SO₂）′＝
則二氧化硫的轉化率=