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
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a mL/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a mL/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
分析：Ⅰ．（1）实验室利用浓硫酸和亚硫酸钠反应制备二氧化硫；
（2）通过长颈漏斗控制加如盐酸的量，从而控制盐酸和塑料板上碳酸钙的接触面积，随时控制反应的发生和停止；
Ⅱ．（4）烟气中含有的二氧化硫可以和高锰酸钾溶液反应被吸收，二氧化碳用排液法测其体积；
（5）量筒内液体体积为VmL，二氧化碳体积就是Vml，求出二氧化碳体积百分数，然后可求二氧化硫的体积分数；
（6）催化剂通过参与反应改变反应的历程加快反应速率，本身在反应前后无论质量还是数量都不变；
（7）为了能够准确的测量硫酸钡的质量，要从溶液中分离固体硫酸钡，依次进行过滤、洗涤、干燥的操作；
依据产生的硫酸钡的质量，可以求出转化的二氧化硫的量，可以求出转化器的脱硫效率．
（2）通过长颈漏斗控制加如盐酸的量，从而控制盐酸和塑料板上碳酸钙的接触面积，随时控制反应的发生和停止；
Ⅱ．（4）烟气中含有的二氧化硫可以和高锰酸钾溶液反应被吸收，二氧化碳用排液法测其体积；
（5）量筒内液体体积为VmL，二氧化碳体积就是Vml，求出二氧化碳体积百分数，然后可求二氧化硫的体积分数；
（6）催化剂通过参与反应改变反应的历程加快反应速率，本身在反应前后无论质量还是数量都不变；
（7）为了能够准确的测量硫酸钡的质量，要从溶液中分离固体硫酸钡，依次进行过滤、洗涤、干燥的操作；
依据产生的硫酸钡的质量，可以求出转化的二氧化硫的量，可以求出转化器的脱硫效率．
解答：解：（1）浓硫酸和亚硫酸钠反应的方程式：Na2SO3+H2SO4（浓）=Na2SO4+H2O+SO2↑，故答案为：Na2SO3+H2SO4（浓）=Na2SO4+H2O+SO2↑；
（2）通过控制长颈漏斗盐酸的加入量，控制反应的发生和停止，故答案为：随时控制反应的发生和停止；
Ⅱ．（4）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，故答案为：①④；
（5）二氧化碳的体积是Vml，则二氧化碳的体积分数为：
，则二氧化硫的体积分数为100%-
=
%，故答案为：
%；
（6）①SO2+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+；
（7）为了保证准确的测量出反应生成的硫酸钡固体，从溶液中分离固体硫酸钡，依次进行过滤、洗涤、干燥的操作，故答案为：过滤 干燥；
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
22400ml 233g
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：
．
（2）通过控制长颈漏斗盐酸的加入量，控制反应的发生和停止，故答案为：随时控制反应的发生和停止；
Ⅱ．（4）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，故答案为：①④；
（5）二氧化碳的体积是Vml，则二氧化碳的体积分数为：
| V |
| at1 |
| V |
| at1 |
| 100(at1-V) |
| at1 |
| 100(at1-V) |
| at1 |
（6）①SO2+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+；
（7）为了保证准确的测量出反应生成的硫酸钡固体，从溶液中分离固体硫酸钡，依次进行过滤、洗涤、干燥的操作，故答案为：过滤 干燥；
t2分钟内烟气中含二氧化硫的体积为：V（SO2）=at2×
| 100(at1-V) |
| at1 |
根据上述反应可知各物质之间量的关系为：
SO2～SO42-～BaSO4
22400ml 233g
V（SO2）′mg
所以转化的二氧化硫气体的体积为：V（SO2）′=
| 22400m |
| 233 |
| V(SO2)′ |
| V(SO2) |
| 22400mt1 |
| 233t2(at1-V) |
故答案为：
| 22400mt1 |
| 233t2(at1-V) |
点评：本题一道实验题，借助二氧化硫的污染治理情境，考查了气体制备原理，实验装置的选择，二氧化硫的性质及相关计算，题目综合性强，难度中等，注意在学习过程中注意培养分析问题，解决问题的能力．
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