Question

10．硫酸工業(yè)產(chǎn)生的廢氣（主要成分：SO₂、O₂、N₂、CO₂等）排放到空氣中會(huì)污染環(huán)境．某化學(xué)興趣小組對(duì)廢氣的組成進(jìn)行探究，請(qǐng)回答下列問題：
（Ⅰ）同學(xué)甲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)廢氣中含有的CO₂，應(yīng)選擇的試劑有BC
A．NaOH濃溶液             B．較濃的酸性KMnO₄溶液
C．足量的澄清石灰水        D．稀鹽酸
觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為高錳酸鉀溶液不褪色，最后澄清石灰水變渾濁
（Ⅱ）同學(xué)乙欲測(cè)定aL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）廢氣中SO₂的含量，將廢氣通入測(cè)硫裝置中（如右下圖），采用滴定法測(cè)定硫的含量．
（1）H₂O₂氧化SO₂的化學(xué)方程式H₂O₂+SO₂=H₂SO₄．
（2）用NaOH溶液滴定生成的H₂SO₄，消耗z mL NaOH溶液．若消耗
1mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y g，則標(biāo)況下二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為：
$\frac{\frac{yzg}{32g/mol}×22.4L/mol}{aL}$×100% （列式，不必化簡(jiǎn)）．
（Ⅲ）同學(xué)丙方案：實(shí)驗(yàn)步驟如以下流程圖所示：
（1）寫出步驟②中反應(yīng)的離子方程式2H⁺+SO₄+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O．
（2）步驟③中洗滌沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次
（Ⅳ）丁方案：將丙方案中步驟①省略，直接將尾氣通入過量Ba（OH）₂溶液，其余步驟與方案丙相同．你認(rèn)為丁方案是否合理，不合理（填“合理”或“不合理”），說明理由：BaSO₃被部分氧化為BaSO₄．

Answer 1

分析 （Ⅰ）．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)廢氣A中含有的CO₂，需要除去二氧化硫，避免干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，除凈二氧化硫的氣體通過澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳的存在；
（Ⅱ）．（1）雙氧水具有強(qiáng)氧化性，二氧化硫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和水；
（2）若消耗1mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克，z mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yzg，再根據(jù)硫元素守恒計(jì)算二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)；
（Ⅲ）．乙方案利用的原理為：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O，最后沉淀硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算尾氣中二氧化硫的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算尾氣二氧化硫含量；
（1）步驟②中硫酸與氫氧化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇與水；
（2）洗滌沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次；
（Ⅳ）將丙方案中步驟①省略，直接將尾氣通入過量Ba（OH）₂溶液，BaSO₃被部分氧化為BaSO₄．

解答 解：（Ⅰ）硫酸工業(yè)產(chǎn)生的廢氣A（主要成分：SO₂、O₂、N₂、CO₂等）排放到空氣中會(huì)污染環(huán)境，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)廢氣中含有的CO₂，需要除去二氧化硫，避免干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，除凈二氧化硫的氣體通過澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳的存在，石灰水變渾濁證明含有二氧化碳，所以選擇試劑為高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，選擇澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳的存在，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是高錳酸鉀溶液不褪色，最后澄清石灰水變渾濁，證明函二氧化碳，
故答案為：BC，高錳酸鉀溶液不褪色，最后澄清石灰水變渾濁；
（Ⅱ）（1）雙氧水具有強(qiáng)氧化性，二氧化硫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和水，反應(yīng)方程式為 H₂O₂+SO₂=H₂SO₄，故答案為：H₂O₂+SO₂=H₂SO₄；
（2）若消耗1mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克，z mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yzg，則標(biāo)況下二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)的表達(dá)式=$\frac{\frac{yzg}{32g/mol}×22.4L/mol}{aL}$×100%，
故答案為：$\frac{\frac{yzg}{32g/mol}×22.4L/mol}{aL}$×100%；
（Ⅲ）乙方案利用的原理為：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O，最后沉淀硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算尾氣中二氧化硫的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算尾氣二氧化硫含量；
（1）步驟②中反應(yīng)的離子方程式為：2H⁺+SO₄+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O，故答案為：2H⁺+SO₄+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O；
（2）洗滌沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次；
故答案為：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次；
（Ⅳ）將丙方案中步驟①省略，直接將尾氣通入過量Ba（OH）₂溶液，BaSO₃被部分氧化為BaSO₄，導(dǎo)致測(cè)定的亞硫酸鋇的質(zhì)量偏大，測(cè)定二氧化硫的體積偏大，體積分?jǐn)?shù)偏大，故不合理；
故答案為：不合理，BaSO₃被部分氧化為BaSO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作的理解、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、元素化合物性質(zhì)、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力．