Question

某市热电厂使用的燃料是含硫较多的煤．该厂附近一所中学的同学经常闻到空气有异味，且空气能见度差．学校研究性学习小组意识到这有可能是该厂排出的废气超标造成的，于是在老师的指导下做了探究实验，请你填写下列空白．
【提出问题】空气里SO₂是否超标呢？
【查阅资料】Ⅰ．我国关于SO₂在风景区、居民区、工厂区的空气质量标准分别见下表：

地　 区	风景区	居民区	工厂区
SO2浓度限值（mg/m3）	0.15	0.50	0.70

Ⅱ．硫酸钡既不溶于水，也不溶于酸（如不与稀盐酸、稀硝酸等反应）．
【设计实验】同学设计以下步骤来测定空气中SO₂的含量．
（1）采集工厂附近的空气样品250L．
（2）将空气样品通过NaOH溶液，加入一定量氧化剂H₂O₂，使其中Na₂SO₃完全转化为Na₂SO₄，反应的化学方程式：________．
（3）再加入过量的BaCl₂溶液，经过过滤、洗涤、烘干，称量固体质量为1.2mg．
计算：250L空气样品中SO₂的质量为________mg．由空气质量标准可得出结论：该厂排放的SO₂________．
（4）简述采集空气样品的方法________．
【发现新问题】考虑到空气中的各种气体成分，有同学认为该实验测得的SO₂的含量偏大，其依据及你提出的实验改进方案是________．
【反思与应用】为尽快改善该地区的空气质量，请你提出一条合理化建议：________．

Answer 1

解：【设计实验】（2）反应中氧化剂是双氧水，还原剂是亚硫酸钠，故方程式为：Na₂SO₃+H₂O₂=H₂O+Na₂SO₄；
（3）根据反应过程中硫原子守恒思想：SO₂→Na₂SO₃→Na₂SO₄→BaSO₄，故可以根据硫酸钡沉淀的质量确定二氧化硫的质量，设二氧化硫的质量为m，
SO₂----BaSO₄
64 233
m 1.2mg
m=0.33mg
答：250L空气样品中SO₂的质量为0.33mg，0.33mg＞0.15mg，超标．
（4）收集气体的方法为：可乐瓶装满水盖上瓶盖拿到工厂附近，然后倒掉水，再盖上瓶盖．
【发现新问题】空气中的二氧化碳也会和二氧化硫一样，经过相应的反应，最终也会转化成碳酸钡沉淀，增加硫酸钡的质量，对实验结果产生影响，根据硫酸钡不溶于酸，二碳酸钡溶于酸的事实，可以向难溶物中加入酸排除二氧化碳的干扰；
【反思与应用】为改善该地区的空气质量，可以将工厂废气进行治理，达标后再排放．
故答案为：
【设计实验】（（2）Na₂SO₃+H₂O₂═Na₂SO₄+H₂O；（3）0.33、超标；
（4）用可乐瓶装满水盖上瓶盖拿到工厂附近，然后倒掉水，再盖上瓶盖（或用打气管注入；瘪的塑料袋撑起等，其他合理答案也可，但遇水不给分）；
【发现新问题】空气中的二氧化碳也要和氢氧化钠溶液反应，并继续与BaCl₂溶液反应，生成碳酸钡沉淀．向沉淀中加入过量的稀硝酸后，再进行其余操作；
【反思与应用】工厂废气进行治理，达标后再排放．
分析：【设计实验】（2）根据氧化剂和还原剂之间发生的反应进行书写；
（3）根据反应过程中的原子守恒思想，二氧化硫最后硫元素全部进入硫酸钡中来计算，并进行比较；
（4）根据气体的性质确定气体的收集方法，
【发现新问题】根据空气中的二氧化碳与二氧化硫的性质相似进行分析，可以对二氧化碳的干扰进行屏蔽；
【反思与应用】根据二氧化碳的危害进行解答．
点评：本题综合考查了酸雨的形成、危害，以及二氧化硫及亚硫酸钠的化学性质，并考查了原子守恒思想在解题中的应用，是一道难度较大的综合题目．