题目内容
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。
回答下列问题:
Ⅰ.模拟烟气的制备
(1)用A装置制SO2,化学反应方程式为 。
(2)用B装置制CO2,使用该装置优点的是 。
(3)将制得的气体与空气充分混合,获得模拟烟气用于后续实验。
II.测定烟气中SO2的体积分数
(4)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
(5)若模拟烟气的流速为amL/min,若t1分钟后,测得量筒内液体体积为VmL,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)
(6)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,它可催化SO2与O2的反应,以达到脱硫目的。写出催化剂参与反应过程的离子方程式 ①SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+ ② 。
(7)若模拟烟气仍以amL/min的流速通过转化器E装置,t2分钟后,向E装置中加入酸化的BaCl2溶液得到白色浑浊液,经 、洗涤、 、称量,得到mg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 。
回答下列问题:
Ⅰ.模拟烟气的制备
(1)用A装置制SO2,化学反应方程式为 。
(2)用B装置制CO2,使用该装置优点的是 。
(3)将制得的气体与空气充分混合,获得模拟烟气用于后续实验。
II.测定烟气中SO2的体积分数
(4)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
(5)若模拟烟气的流速为amL/min,若t1分钟后,测得量筒内液体体积为VmL,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)
(6)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,它可催化SO2与O2的反应,以达到脱硫目的。写出催化剂参与反应过程的离子方程式 ①SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+ ② 。
(7)若模拟烟气仍以amL/min的流速通过转化器E装置,t2分钟后,向E装置中加入酸化的BaCl2溶液得到白色浑浊液,经 、洗涤、 、称量,得到mg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 。
Ⅰ.(1)Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+H2O+SO2↑(2分)
(2)可以随时控制反应的发生和停止(2分)
Ⅱ.(4)① ④(各1分)(5)%(2分)(6)4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+(2分)
(7)过滤 (1分) 干燥 (1分) (3分)
(2)可以随时控制反应的发生和停止(2分)
Ⅱ.(4)① ④(各1分)(5)%(2分)(6)4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+(2分)
(7)过滤 (1分) 干燥 (1分) (3分)
试题分析:Ⅰ.(1)实验室制备SO2是用浓硫酸与亚硫酸钠反应,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+H2O+SO2↑。
(2)B装置是简易启普发生器,其优点是可以随时控制反应的发生和停止。
Ⅱ.(4)由于SO2易溶于水,所以C装置中的试剂应该是原来吸收SO2,可以利用SO2的还原性借助于酸性高锰酸钾溶液氧化。CO2气体能溶于水,所以D装置应该用饱和碳酸氢钠溶液通过排水法收集液体来测量SO2的体积。
(5)若模拟烟气的流速为amL/min,若t1分钟后,测得量筒内液体体积为VmL,这说明混合气中CO2、氮气和氧气的体积之和为Vml,则SO2的体积是t1amL-Vml,所以二氧化硫的体积分数是×100%=×100%。
(6)催化剂在反应前后是不变的,因此常温下,若它可催化SO2与O2的反应,以达到脱硫目的。则根据第一步反应SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+可知,第二步反应一定是氧气再将亚铁离子转化为铁离子,则反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+。
(7)所得白色沉淀是硫酸钡,层溶液中分离出硫酸钡的操作应该是过滤、洗涤、干燥、称量。根据(5)中SO2的含量可知,理论上应该生成硫酸钡的质量为×233,因此该转化器的脱硫效率是=2制备、性质检验、实验方案设计与评价以及含量测定等
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