Question

【题目】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。

模拟烟气的制备

测定烟气中SO2的体积分数 烟气通过转化器脱硫

请回答下列问题：

I. 模拟烟气的制备

（1）用_______装置制SO2，用________装置制CO2（填“A”或“B”）。

（2）将制得的气体与一定量空气充分混合，获得模拟烟气用于后续实验。

Ⅱ. 测定烟气中SO2的体积分数

（3）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

写出吸收SO2时发生反应的离子方程式_____________________________________________。

（4）若模拟烟气的流速为a mL/min，t1 min后，测得量筒内液体体积为V mL，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）

（5）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，该混合溶液可以催化SO2与O2的反应，以达到更好脱硫的目的。写出催化剂参与反应过程的离子方程式：

①SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+

②_________________________________________________。

（6）若模拟烟气仍以a mL/min的流速通过转化器E装置，t2 min后，向E装置中加入酸化的___________溶液得到白色浑浊液，经一系列操作后，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】 A B ① ④ 5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+ 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+ BaCl2

【解析】I. (1)实验室制备二氧化硫，可以选用亚硫酸钠固体和硫酸反应，亚硫酸钠易溶于水，应该选用A装置制SO2，实验室用碳酸钙与盐酸反应制备二氧化碳，碳酸钙难溶于水，可以选用B装置制CO2，故答案为：A；B；

Ⅱ．(3)二氧化硫具有强的还原性，可以用强氧化性的高锰酸钾吸收；二氧化碳在饱和碳酸钠溶液中的溶解度很小，可以用排饱和碳酸氢钠溶液来侧量其体积，高锰酸钾氧化二氧化硫生成硫酸根离子，反应的离子方程式为5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，故答案为：①；④；5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；

(4)若模拟烟气的流速为aml/min，t1分子后测得量筒内液体为VmL，则混合气体二氧化碳、氧气、氮气的体积是Vml，则二氧化硫的体积为t1aml-Vml，所以二氧化硫的体积分数为×100%=%，故答案为： %；

Ⅲ. (5)②SO2+2H2O+2Fe3+═SO42-+2Fe2++4H+ 在反应①中三价铁离子被还原为二价铁离子，要想保持质量、性质不变，得到的二价铁离子应该被氧气氧化为三价铁离子，反应的方程式为：4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，故答案为：4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+；

(6)若模拟烟气仍以a mL/min的流速通过转化器E装置，t2 min后，向E装置中加入酸化的氯化钡溶液得到硫酸钡沉淀；t2分钟内烟气中含二氧化硫的体积为：V(SO2)=at2×%； 根据上述反应可知各物质之间量的关系为：

SO2～SO42-～BaSO4

22400ml233g

V(SO2)′ mg

所以转化的二氧化硫气体的体积为：V(SO2)′=；所以二氧化硫的转化率==，故答案为：BaCl2； 。