题目内容

硫酸工业尾气中二氧化硫含量超过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二氧化硫的含量．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
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中的溶液可以用其他试剂替代，请你举出一种：
酸性高锰酸钾溶液或溴水等
酸性高锰酸钾溶液或溴水等
．
（3）洗气瓶C溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，测得的SO2含量
偏低
偏低
（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
乙方案：实验步骤如以下流程图所示：

（4）写出步骤②中反应的化学方程式
H2SO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+2H2O
H2SO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+2H2O
．
（5）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
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
．
（6）通过的尾气体积为VL（已换算成标准状况）时，该尾气中二氧化硫含量（体积分数）为
22.4m
233V
22.4m
233V
（用含有V、m的代数式表示）．
丙方案：将乙方案中步骤①省略，直接将尾气通入过量Ba（OH）2溶液，其余步骤与方案乙相同．
（7）你认为丙方案是否合理，说明理由：
不合理，BaSO3被部分氧化为BaSO4
不合理，BaSO3被部分氧化为BaSO4
．
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中的溶液还可以用酸性高锰酸钾溶液、溴水等代替；
（3）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；
 （4）步骤②中硫酸与氢氧化钡反应生成硫酸钡与水；
（5）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；
（6）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；
丙方案：（7）将乙方案中步骤①省略，直接将尾气通入过量Ba（OH）2溶液，BaSO3被部分氧化为BaSO4．
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中的溶液还可以用酸性高锰酸钾溶液、溴水等代替；
故答案为：酸性高锰酸钾溶液或溴水；
（3）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；
 （4）步骤②中反应的化学方程式为：H2SO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+2H2O；
故答案为：H2SO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+2H2O；
（5）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；
（6）mg是硫酸钡的质量，硫酸钡的物质的量为
mg
233g/mol
=
m
233
mol，根据硫元素守恒可知二氧化硫的体积为
m
233
mol×22.4L/mol=
22.4m
233
L，故尾气中二氧化硫的体积分数
22.4m
233
L
VL
=
22.4m
233V
；
故答案为：
22.4m
233V
；
丙方案：
（7）将乙方案中步骤①省略，直接将尾气通入过量Ba（OH）2溶液，BaSO3被部分氧化为BaSO4，导致测定的亚硫酸钡的质量偏大，测定二氧化硫的体积偏大，体积分数偏大，故不合理；
故答案为：不合理，BaSO3被部分氧化为BaSO4．
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．
练习册系列答案
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工业制硫酸的尾气中含有一定量SO2，处理尾气的手段除了氨吸收法以外还有以下几种方法．
（一）工业实际吸收过程中，第I步常采用浓苛性钠溶液吸收为其中的SO2，然后向生成溶液中加入熟石灰，充分反应后将生成产物分离后再经氧化后制得产品A．

（1）产品A是
CaSO4
CaSO4
（填化学式）．
（2）有人提出将第一步中的浓苛性钠溶液换成同温度下饱和Ca（OH）2溶液直接制得产品CaSO3，你认为是否可行？
不可以
不可以
（填“可以”、“不可以”或“不确定”）原因是
Ca（OH）2在水中溶解度较小，c（OH-）太低，吸收效率不高
Ca（OH）2在水中溶解度较小，c（OH-）太低，吸收效率不高

（二）制备MnSO4?H2O：SO2还原MnO2矿制备MnSO4?H2O，过程如下：

（1）生产中提高MnO2矿浸出率的措施除了将矿石粉碎还有
充分搅拌、适当提高体系温度等
充分搅拌、适当提高体系温度等
（答出一条即可）．
（2）除铁发生的离子反应方程式为
2Fe3++3H2O+3CaCO3=2Fe（OH）3↓+3CO2↑+3Ca2+ 或Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+ 2H++CaCO3=Ca2++CO2↑+H2O
2Fe3++3H2O+3CaCO3=2Fe（OH）3↓+3CO2↑+3Ca2+ 或Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+ 2H++CaCO3=Ca2++CO2↑+H2O
．
（3）操作I的名称为
蒸发浓缩、冷却结晶
蒸发浓缩、冷却结晶
．
（4）MnSO4?H2O在1150℃高温下易分解，产物是Mn3O4、含硫化合物、水，在该条件下硫酸锰晶体分解反应的化学方程式是
3MnSO4?H2OMn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H2O
3MnSO4?H2OMn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H2O
．
硫元素的含氧酸盐在工业上用途广泛．
（1）工业上用Na2SO3溶液处理工业尾气中的SO2，表中数据表示反应过程中
n(SO32-)
n(HSO3-)
随pH变化的关系：
n(SO32-)
n(HSO3-)
 91：9 1：1 9：91
室温下pH 8.2 7.2 6.2
简述
n(SO32-)
n(HSO3-)
=1时，溶液pH=7.2的原因：
 
；若用0.20mol/L的NaOH溶液（反应前后溶液体积不变）吸收SO2，若反应后溶液呈中性，则c（HSO3-）+2c（SO32-）=
 
 mol/L．
（2）已知Ki1（H2SO3）＞Ki（HAc）＞Ki2（H2SO3）＞Ki2（H2CO3），要使NaHSO3溶液中c（Na+）：c（HSO3-）接近1：1，可在溶液中加入少量
 
．
a．H2SO3溶液       b．NaOH溶液          c．冰醋酸       d．Na2CO3
（3）实验室通过低温电解KHSO4溶液制备过二硫酸钾K2S2O8，写出熔融KHSO4的电离方程式：
 
．
（4）S2O82-有强氧化性，还原产物为SO42-，硫酸锰（MnSO4）和过硫酸钾（K2S2O8）两种盐溶液在银离子催化下可发生反应，得到紫红色溶液．书写此反应的化学方程式：
 
．
（5）已知：S2O32-有较强的还原性，实验室可用I-测定K2S2O8样品的纯度：反应方程式为：
     S2O82-+2I-→2SO42-+I2 …①；
     I2+2S2O32-→2I-+S4O62-…②．
则S2O82-、S4O62-、I2氧化性强弱顺序：
 
．
（6）K2S2O8是偏氟乙烯（CH2=CF2）聚合的引发剂，偏氟乙烯由CH3-CClF2气体脱去HCl制得，生成0.5mol偏氟乙烯气体要吸收54kJ的热，写出反应的热化学方程式
 
．

钒(V)及其化合物在工业催化、新材料和新能源等领域中有广泛的应用，其中接触法制硫酸工业中就要用到V2O5作催化剂：

 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0。

某温度下，将2mol SO2和1mol O2置于10 L密闭容器中，在V2O5作催化剂下经5min反应达平衡，SO2的平衡转化率(α)为80%。

（1）5min内 v(SO3 )＝　　　　　　mol·L－1·min－1　

（2）该温度下平衡常数K＝　　　　　　　　　　

（3）若缩小容器体积，至达到新的平衡，在图中画出反应速率变化图象。

（4）硫酸工业尾气SO2用浓氨水吸收，反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　，吸收后的产物最终可制成肥料硫铵［即(NH4)2SO4］。

（5）某含钒化合物及硫酸的电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。

①用该电池电解(NH4)2SO4溶液生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极电极反应式可表示为　　　　　　　　　　　　　　　　；若电解得1mol(NH4)2S2O8，则电池左槽中H＋将　　　(填“增大”或“减少”)　　　　mol。

②电池使用一段时间后对其进行充电，充电过程中，阳电极反应式为：　　　　　　　　　　。

 

钒(V)及其化合物在工业催化、新材料和新能源等领域中有广泛的应用，其中接触法制硫酸工业中就要用到V2O5作催化剂：
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0。
某温度下，将2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密闭容器中，在V2O5作催化剂下经5min反应达平衡，SO2的平衡转化率(α)为80%。
（1）5min内 v(SO3 )＝　　　　　　mol·L－1·min－1　
（2）该温度下平衡常数K＝　　　　　　　　　　
（3）若缩小容器体积，至达到新的平衡，在图中画出反应速率变化图象。

（4）硫酸工业尾气SO2用浓氨水吸收，反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　，吸收后的产物最终可制成肥料硫铵［即(NH4)2SO4］。
（5）某含钒化合物及硫酸的电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。

①用该电池电解(NH4)2SO4溶液生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极电极反应式可表示为　　　　　　　　　　　　　　　　；若电解得1mol(NH4)2S2O8，则电池左槽中H＋将　　　(填“增大”或“减少”)　　　　mol。
②电池使用一段时间后对其进行充电，充电过程中，阳电极反应式为：　　　　　　　　　　。

硫元素的含氧酸盐在工业上用途广泛，完成下列填空。

工业上用Na2SO3溶液处理工业尾气中的SO2，下表数据表示反应过程中随pH变化的关系：

91:9

1:1

9:91

室温下pH

8.2

7.2

6.2

 

（1）简述= 1时，溶液pH= 7.2的原因：___________________；若用0.20 mol/L 的NaOH溶液（反应前后溶液体积不变）吸收SO2，若反应后溶液呈中性，则

c (HSO3-) + 2c (SO32-) = _______ mol/L 。

（2）已知：Ki1(H2SO3)> Ki(HAc) > Ki2(H2SO3) > Ki2(H2CO3)，要使NaHSO3溶液中c(Na+):c(HSO3-)接近1:1，可在溶液中加入少量____________。

a．H2SO3溶液       b．NaOH溶液          c．冰醋酸       d．Na2CO3

（3）实验室通过低温电解KHSO4溶液制备过二硫酸钾K2S2O8，写出熔融KHSO4的电离方程式：__________________________________________。

（4）S2O82-有强氧化性，还原产物为SO42-，硫酸锰（MnSO4）和过硫酸钾（K2S2O8）两种盐溶液在银离子催化下可发生反应，得到紫红色溶液。书写此反应的化学方程式：                                                                    。

（5）已知：S2O32-有较强的还原性，实验室可用I-测定K2S2O8样品的纯度：反应方程式为：

S2O82-＋2I-→2SO42-＋I2 ……①          I2＋2S2O32-→2I-＋S4O62- ……②

S2O82-、S4O62-、I2氧化性强弱顺序：__________________________。

（6）K2S2O8是偏氟乙烯（CH2=CF2）聚合的引发剂，偏氟乙烯由CH3—CClF2气体脱去HCl制得，生成0.5 mol偏氟乙烯气体要吸收54 kJ的热，写出反应的热化学方程式_______。

 

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