Question

【题目】含硫物质燃烧会产生大量烟气，主要成分是SO2、CO2、N2和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的化学方程式为______________________________。

（2）用B装置制CO2，使用该装置的优点是___________________________。

（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，C、D中盛放的药品分别是____、____(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a mL·min-1，t1 min后，测得量筒内液体的体积为V mL则SO2的体积分数是_______________(写表达式)。

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FeC12和FeCl3的混合溶液，常温下，它可催化SO2与O2的反应，以达到脱硫的目的。写出催化剂参与反应过程的离子方程式：

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

（7）若模拟烟气仍以a mL· min-1的流速直接通过转化器E装置，t2 min后，向E装置中加入足量的盐酸酸化的BaCl2溶液得到白色浑浊液，经_______、 洗涤、_____、称量，得到m g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

【答案】 Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑ 可以随时控制反应的发生 ① ④ (at1－V)/at1×100% 4Fe2＋＋O2＋4H＋=2H2O＋4Fe3＋ 过滤 干燥 22400mat1/[233at2(at1－V)]×100%

【解析】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+＝SO42-+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＝