Question

含硫物质燃烧会产生大量烟气，主要成分是SO₂、CO₂、N₂、O₂ 。某研究性学习小组在实验室利用下列装置制备模拟烟气，并测算模拟烟气通过转化器的脱硫效率。

回答下列问题：
Ⅰ．模拟烟气的制备
（1）用A装置制SO₂，化学反应方程式为                             。
（2）用B装置制CO₂，使用该装置优点的是                           。
（3）将制得的气体与空气充分混合，获得模拟烟气用于后续实验。
II．测定烟气中SO₂的体积分数
（4）将部分模拟烟气缓慢通过C、D装置，其中C、D中盛有的药品分别是    、    。（填序号）
①KMnO₄溶液；②饱和NaHSO₃溶液；③饱和Na₂CO₃溶液；④饱和NaHCO₃溶液
（5）若模拟烟气的流速为amL/min，若t₁分钟后，测得量筒内液体体积为VmL，则SO₂的体积分数是               。
Ⅲ．测算模拟烟气通过转化器的脱硫效率（已转化的SO₂占原有SO₂的百分比）
（6）将模拟烟气通过转化器E装置，E装置中盛有FeCl₂、FeCl₃的混合溶液，常温下，它可催化SO₂与O₂的反应，以达到脱硫目的。写出催化剂参与反应过程的离子方程式 ①SO₂+2H₂O+2Fe³⁺＝SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺ ②                          。
（7）若模拟烟气仍以amL/min的流速通过转化器E装置，t₂分钟后，向E装置中加入酸化的BaCl₂溶液得到白色浑浊液，经     、洗涤、       、称量，得到mg固体。若实验的气体体积已折算为标准状况，则该转化器的脱硫效率是          。

Answer 1

Ⅰ．（1）Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）＝Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑（2分）
（2）可以随时控制反应的发生和停止（2分）
Ⅱ．（4）① ④（各1分）（5）%（2分）（6）4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2H₂O+4Fe³⁺（2分）
（7）过滤 （1分） 干燥 （1分） （3分）

试题分析：Ⅰ．（1）实验室制备SO₂是用浓硫酸与亚硫酸钠反应，反应的化学方程式为Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）＝Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑。
（2）B装置是简易启普发生器，其优点是可以随时控制反应的发生和停止。
Ⅱ．（4）由于SO₂易溶于水，所以C装置中的试剂应该是原来吸收SO₂，可以利用SO₂的还原性借助于酸性高锰酸钾溶液氧化。CO₂气体能溶于水，所以D装置应该用饱和碳酸氢钠溶液通过排水法收集液体来测量SO₂的体积。
（5）若模拟烟气的流速为amL/min，若t₁分钟后，测得量筒内液体体积为VmL，这说明混合气中CO₂、氮气和氧气的体积之和为Vml，则SO₂的体积是t₁amL－Vml，所以二氧化硫的体积分数是×100%＝×100%。
（6）催化剂在反应前后是不变的，因此常温下，若它可催化SO₂与O₂的反应，以达到脱硫目的。则根据第一步反应SO₂+2H₂O+2Fe³⁺＝SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺可知，第二步反应一定是氧气再将亚铁离子转化为铁离子，则反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2H₂O+4Fe³⁺。
（7）所得白色沉淀是硫酸钡，层溶液中分离出硫酸钡的操作应该是过滤、洗涤、干燥、称量。根据（5）中SO₂的含量可知，理论上应该生成硫酸钡的质量为×233，因此该转化器的脱硫效率是＝₂制备、性质检验、实验方案设计与评价以及含量测定等