Question

13．硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%（体积分数）时需经处理后才能排放．某校兴趣小组欲测定硫酸工业尾气中二氧化硫的含量，采用以下方案：
甲方案：如下图所示，图中气体流量计B用于准确测量通过尾气的体积．将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO₂的含量．当洗气瓶C中溶液蓝色消失时，立即关闭活塞A．
（1）洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以提高实验的准确度，其理由是增大SO₂与碘水的接触面积，使SO₂和碘水充分反应．
（2）洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，测得的SO₂含量偏低 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
乙方案：实验步骤如图所示：尾气VL$→_{①}^{过量H_{2}O_{2}溶液}$溶液$→_{②}^{过量Ba（OH）_{2}溶液}$ $→_{干燥、称重③}^{过滤、洗涤}$固体mg
（3）步骤③中洗涤沉淀的方法是向漏斗里注入蒸馏水，使水面没过沉淀物，待水流尽后，重复操作2～3次．
（4）通过的尾气体积为V L（已换算成标准状况）时，该尾气中二氧化硫的含量（体积分数）为$\frac{22.4m}{233V}$×100% （用含有V、m的代数式表示）．如果将双氧水换成足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液，方案是否合理否，如不合理，如何改进将硫酸酸化的高锰酸钾溶液换成溴水或硝酸溶液（认为合理可不填）．

Answer 1

分析 甲方案利用的原理为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，据此确定二氧化硫的物质的量，进而定尾气中二氧化硫的含量，
（1）洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以增大SO₂与碘水的接触面积，使SO₂和碘水充分反应；
（2）洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，则通入尾气的体积增大；
乙方案利用的原理为：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O，最后沉淀硫酸钡的质量计算尾气中二氧化硫的质量，进而计算尾气二氧化硫含量；
（3）洗涤沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸馏水，使水面没过沉淀物，待水流尽后，重复操作2～3次；
（4）mg是硫酸钡的质量，计算硫酸钡的物质的量，根据硫元素守恒计算二氧化硫的体积，进而计算二氧化硫的体积分数；如果将双氧水换成足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液，得到沉淀不是二氧化硫被氧化生成的硫酸生成的沉淀，酸化高锰酸钾溶液的硫酸也会生成硫酸钡沉淀．

解答 解：甲方案利用的原理为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，最后测定剩余气体的体积，进而定尾气中二氧化硫的含量，
（1）洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以增大SO₂与碘水的接触面积，使SO₂和碘水充分反应，
故答案为：增大SO₂与碘水的接触面积，使SO₂和碘水充分反应；
（2）洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，则通入尾气的体积增大，因此SO₂含量偏低，
故答案为：偏低；
乙方案利用的原理为：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O，最后沉淀硫酸钡的质量计算尾气中二氧化硫的质量，进而计算尾气二氧化硫含量，
 （3）洗涤沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸馏水，使水面没过沉淀物，待水流尽后，重复操作2～3次，
故答案为：向漏斗里注入蒸馏水，使水面没过沉淀物，待水流尽后，重复操作2～3次；
（4）mg是硫酸钡的质量，硫酸钡的物质的量为$\frac{mg}{233g/mol}$=$\frac{m}{233}$mol，根据硫元素守恒可知二氧化硫的体积为$\frac{m}{233}$mol×22.4L/mol=$\frac{22.4m}{233}$L，故尾气中二氧化硫的体积分数$\frac{22.4m}{233}$×100%=$\frac{22.4m}{233V}$×100%；如果将双氧水换成足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液，酸化高锰酸钾溶液的硫酸也会和钡离子生成硫酸钡沉淀，无法计算二氧化硫的量，方案不合理，应将硫酸酸化的高锰酸钾溶液换成溴水或硝酸溶液做氧化剂，
故答案为：$\frac{22.4m}{233V}$×100%，否，将硫酸酸化的高锰酸钾溶液换成溴水或硝酸溶液．

点评 本题考查学生对实验原理与实验操作的理解、实验方案设计、元素化合物性质、化学计算等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．