题目内容

11．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．
（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．
（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（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．
（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．
（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$\frac{22.4m}{233V}$（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，其余步骤与乙方案相同．
（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．

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；
（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$\frac{mg}{233g/mol}$=$\frac{m}{233}$mol，根据硫元素守恒可知二氧化硫的体积为$\frac{m}{233}$mol×22.4L/mol=$\frac{22.4m}{233}$L，故尾气中二氧化硫的体积分数$\frac{\frac{22.4m}{233}}{VL}$=$\frac{22.4m}{233V}$；
故答案为：$\frac{22.4m}{233V}$；
（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
相关题目
1．实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：
CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}（浓）}$CH2═CH2
CH2═CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚．用少量的溴和足量的乙醇制备1，2-二溴乙烷的装置如图所示：
有关数据列表如下：
    乙醇1，2-二溴乙烷    乙醚
    状态  无色液体   无色液体  无色液体
密度/g•cm-3    0.79    2.2    0.71
  沸点/℃    78.5    132    34.6
  熔点/℃    一l30    9-1l6
回答下列问题：
（1）在此制各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是d；（填正确选项前的字母）
a．引发反应    b．加快反应速度     c．防止乙醇挥发   d．减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入c，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：（填正确选项前的字母）
a．水    b．浓硫酸       c．氢氧化钠溶液       d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）判断该制备反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去；
（4）将1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在下层（填“上”、“下”）；
（5）若产物中有少量未反应的Br2，最好用b洗涤除去；（填正确选项前的字母）
a．水    b．氢氧化钠溶液    c．碘化钠溶液    d．乙醇
（6）若产物中有少量副产物乙醚．可用蒸馏的方法除去；
（7）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是避免溴的大量挥发；但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是产品1，2-二溴乙烷的熔点（凝固点）低，过度冷却会凝固而堵塞导管．
2．铁及其化合物有重要用途．

（1）①FeS04可转化为FeCO3，FeC03在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料．
己知 25℃，lOlkPa时：
4Fe（s）+3O2（g）═2Fe203（s）△H=-1648kJ•mol-1
C（s）+02（g）═CO2（g）△H=-393kJ•mol-1
2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）=2FeCO3（s）△H=-1480kJ•mol-1
①Fe03在空气中加热反应生成Fe203的热化学方程式是4FeCO3（s）+O2（g）=2Fe2O3（s）+4CO2（g）△H=-260kJ/mol
②FeS04在一定条件下可制得FeS2（二硫化亚铁）纳米材料，该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+FeS2═Fe+2Li2S，正极反应式是FeS2+4e-=Fe+2S2-
（2）铁的氧化物应用于由CO2制取C的太阳能工艺中，如图1所示
①“热分解系统”发生的反应为2Fe304═6Fe0+02↑，每分解1molFe304转移电子的物质的量为2mol
②“重整系统”发生反应的化学方程式为6FeO+CO2═2Fe3O4+C
（3）Fe203用CO还原焙烧的过程中，反应物、生成物和温度之间的关系如图2所示．
（图3中I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的：A、B、C、D四个区域分别是Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe稳定存在的冈域）
①800℃时’混合气体中CO2体积分数为40%时，Fe2O3用CO还原焙烧反应的化学方程式为Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2FeO+CO2
②据图分析，下列说法正确的是AC（填字母）．
A．温度低于570℃时，Fe203还原焙烧的产物中不含FeO
B．温度越高，Fe2O3还原焙烧得到的固体物质组成中Fe元素的质量分数越高
C．Fe2O3还原焙烧过程中及时除去CO2有利于提高Fe的产率．
19．一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应：mA（g）+nB（g）?pC（g），在一定温度下反应达到平衡，将容器容积缩小到原来的$\frac{1}{2}$，当达到新的平衡时，C的浓度变为原平衡时的1.9倍．若压缩过程中温度恒定，则下列说法中不正确的是（　　）
A．m+n＜pB．平衡向逆反应方向移动
C．C的体积分数增大D．A的转化率降低
6．锂及锂盐具有的优异性能和特殊功能，在化工、电子、宇航、核能、能源等领域都得到广泛应用，因此锂元素被誉为“能源元素”．请回答下列问题：
（1）锂的原子结构示意图为；
（2）写出锂在空气中燃烧的化学方程式4Li+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Li2O；
（3）2014年在上海首飞的C919大飞机采用了大量新材料铝锂合金．下列有关铝锂合金的说法不正确的是D；
A．铝锂合金是铝和锂形成的混合物      B．铝锂合金的硬度比锂大
C．铝锂合金的熔沸点比铝低           D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
（4）由于锂密度小，活动性强，是制造电池的理想物质．锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池．该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶体中，生成LiMnO2．
①外电路的电流方向是由b极流向a极（填字母）；
②电池负极反应式为Li-e-=Li+；
③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂否（填“是”或“否”），原因是锂是活泼电极，可以和水之间发生反应；
④MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应生成K2MnO4，反应的化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K2MnO4+KCl+3H2O；K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2：1．
16．原子核外电子是分层排布的，在不同电子层上运动的电子的能量不同，下列电子层上运动的电子能量最高的是（　　）
A．K层B．L层C．M层D．N层
3．下列实验“操作和现象”与“结论”对应关系正确的是（　　）
操作和现象结论
A向装有Fe（NO3）2溶液的试管中加入稀H2SO4，在管口观察到红棕色气体HNO3分解生成了NO2
B向淀粉溶液中加入稀H2SO4，加热几分钟，冷却后再加入新制Cu（OH）2浊液，加热，没有红色沉淀生成淀粉没有水解成葡萄糖
C向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2，溶液变浑浊析出了NaHCO3
D向无水乙醇中加入浓H2SO4，加热至170℃产生的气体通入酸性KMnO4溶液，红色褪去使溶液褪色的气体是乙烯
A．AB．BC．CD．D
20．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（　　）
A．2.24LNH3和CH4的混合气体，所含电子总数为2NA
B．1mol乙醇（CH3CH2OH）分子中含有共价键总数为8NA
C．1mol/LNa2CO3溶液中，含有CO32-离子数为NA
D．6.4gCu与足量浓硝酸反应，用排水法收集的气体分子数为0.2NA
1．实验室有一气体样品，可能含有NO2、NH3、O2和CO2中的一种或多种．下列根据实验事实得出的结论正确的是（　　）
A．将集有气体样品的试管倒扣于水槽中，试管中液面上升，则原气体样品中一定含NH3
B．将带火星的木条伸入盛满气体样品的集气瓶中，木条未复燃，则原气体样品中一定不含O2
C．将一定体积气体样品缓缓通入澄清石灰水中，未见有白色沉淀，则原气体样品中一定不含CO2
D．将一定体积气体样品缓缓通入水中，恰好完全反应生成一种盐，向所得盐溶液中加入澄清石灰水，未见沉淀生成，则原气体样品中V（NH3）：V（O2）=4：1

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