Question

11．硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过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的含量，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SO₂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，可以提高实验的准确度，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中溶液蓝色消失后，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：实验步骤如下面流程图所示：
尾气VL$→_{①}^{过量H_{2}O_{2}溶液}$溶液$→_{②}^{过量Ba（OH）_{2}溶液}$$→_{③}^{过滤、洗涤、干燥、称重}$固体mg
（4）写出步骤②中反应的化学方程式H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO4↓+2H₂O．
（5）步骤③中洗涤沉淀的方法是向漏斗里注入蒸馏水，使水面没过沉淀物，待水流尽后，重复操作2～3次．
（6）通过的尾气体积为VL已换算成标准状况）时，该尾气中二氧化硫的含量（体积分数）为$\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溶液中，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．

Answer 1

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 $\frac{\frac{22.4m}{233}L}{VL}$=$\frac{22.4m}{233V}$，
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．