Question

10．火力发电在我国的能源利用中占较大比重，但是排放出的SO₂会造成一系列环境和生态问题，直接排放含SO₂的烟气会形成酸雨，危害环境．
（1）用化学方程式表示SO₂形成硫酸型酸雨的反应：SO₂+H₂O?H₂SO₃；2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄（或2SO₂+O₂?2SO₃；SO₃+H₂O=H₂SO₄或2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）．
（2）工业上用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂．将烟气通入1.0mol•L^-1的Na₂SO₃溶液，溶液pH不断减小．当溶液pH约为6时，吸收SO₂的能力显著下降，应更换吸收剂．
①此时溶液中c（SO₃^2-）的浓度是0.2mol•L^-1，则溶液中c（HSO₃^-）是1.6mol•L^-1．
②向pH约为6的吸收剂中通入足量的O₂，可将其中的NaHSO₃转化为两种物质，反应的化学方程式是2NaHSO₃+O₂═Na₂SO₄+H₂SO₄．
③某研究小组为探究提高含硫烟气中SO₂的吸收效率的措施，模拟实验吸收含硫烟气，实验结果如图所示．则：降低含硫烟气温度（或流速），有利于提高SO₂的吸收效率．
（3）工厂仓库存放的Na₂SO₃药品已部分被空气氧化，该化学小组想用已知浓度的酸性KMnO₄溶液来确定其含量，具体步骤如下：
步骤i　称取样品1.000g．
步骤ii　将样品溶解后，完全转移到250mL容量瓶中，定容，充分摇匀．
步骤iii　移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中，用0.01000mol•L^-1 KMnO₄标准溶液滴定至终点．
按上述操作方法再重复2次．
①写出步骤iii所发生反应的离子方程式2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O；
②在配制0.01000mol•L^-1 KMnO₄溶液时若仰视定容，则最终测得药品中Na₂SO₃的含量偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
③某同学设计用下列仪器进行滴定实验（夹持部分略去），最合理的组合是AC （填字母）．

④滴定结果如下表所示：

滴定次数	待测溶液的体积/mL	标准溶液的体积
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00	1.02	21.03
2	25.00	2.00	21.99
3	25.00	2.20	20.20

则该药品中Na₂SO₃的质量分数为63.00%．

Answer 1

分析 （1）根据SO₂气体是酸性氧化物，可与水反应生成亚硫酸，亚硫酸可被氧化生成硫酸，二氧化硫具有还原性，在空气中经粉尘催化氧化为SO₃，SO₃与水反应能生成硫酸；
（2）①结合Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃分析离子浓度；
②向pH约为6的吸收剂中通入足量的O₂，发生氧化还原反应生成硫酸钠和硫酸．
（3）根据图示可知：SO₂的吸收效率随着温度的升高而降低，随流速的增大而降低；
③根据图示可知：SO₂的吸收效率随着温度的升高而降低，随流速的增大而降低；
（3）①Na₂SO₃与酸性KMnO₄溶液反应，亚硫酸根离子被氧化生成硫酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，根据守恒原理配平反应的离子方程式；
②在配制0.01000mol•L^-1 KMnO₄溶液时若仰视定容，KMnO₄溶液浓度将偏低，所需KMnO₄溶液体积偏大，则最终测得药品中Na₂SO₃的含量偏大；
③高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，应用酸式滴定管盛装，滴定时为便于观察颜色变化，滴定终点颜色由浅变深易于观察；
④根据计算出消耗的高锰酸钾的物质的量，再根据反应方程式5SO₃^2-+2MnO₄^-+6H⁺═5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O计算出25mLNa₂SO₃溶液消耗的亚硫酸根离子的物质的量，再计算出250mL亚硫酸钠溶液中含有亚硫酸钠的物质的量，最后计算出实验室里的Na₂SO₃的纯度．

解答 解：（1）SO₂气体是酸性氧化物，可与水反应生成亚硫酸，亚硫酸可被氧化生成硫酸，二氧化硫具有还原性，在空气中经粉尘催化氧化为SO₃，SO₃与水反应能生成硫酸，有关反应的化学方程式为：SO₂+H₂O?H₂SO₃；2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄ （或2SO₂+O₂?2SO₃；SO₃+H₂O=H₂SO₄ 或2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄），
故答案为：SO₂+H₂O?H₂SO₃；2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄ （或2SO₂+O₂?2SO₃；SO₃+H₂O=H₂SO₄   或2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）；
（2）①由Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃，c（SO₃^2-）的浓度是0.2mol•L^-1，则反应的Na₂SO₃溶液为1.0mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，由反应中的物质的量关系可知，生成的c（HSO₃^-）为0.8mol/L×2=1.6mol/L，故答案为：1.6；
②向pH约为6的吸收剂中通入足量的O₂，发生氧化还原反应生成硫酸钠和硫酸，发生的反应为2NaHSO₃+O₂═Na₂SO₄+H₂SO₄，
故答案为：2NaHSO₃+O₂═Na₂SO₄+H₂SO₄；
③根据图示可知：SO₂的吸收效率随着温度的升高而降低，随流速的增大而降低，所以要提高含硫烟气中SO₂的吸收效率，可以降低含硫烟气温度（或流速），
故答案为：降低含硫烟气温度（或流速）；
（3）①Na₂SO₃与酸性KMnO₄溶液反应，亚硫酸根离子被氧化生成硫酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，
配平反应的离子方程式：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O；
②在配制0.01000mol•L^-1 KMnO₄溶液时若仰视定容，KMnO₄溶液浓度将偏低，需KMnO₄溶液体积偏大，则最终测得药品中Na₂SO₃的含量偏大，故答案为：偏大；
③高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，应用酸式滴定管盛装，滴定时为便于观察颜色变化，滴定终点颜色由浅变深易于观察，应将高锰酸钾滴到待测液中，
故答案为：AC；
④根据滴定结果：三次滴定所用标准溶液的体积分别为：21.03-1.02=20.01mL，21.99-2.00=19.99mL，20.20-2.20=18.00，第三次误差太大，需舍去；前两次实验所用标准溶液的体积平均值为20.00mL；25mLNa₂SO₃溶液中亚硫酸钠消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.01mol/L×0.020L=0.0002mol，
根据反应方程式：5SO₃^2-+2MnO₄^-+6H⁺═5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O
                        5              2
                         n       0.0002mol
n（SO₃^2-）=0.0005mol，
250mL亚硫酸钠溶液中含有亚硫酸钠的物质的量为：0.0005mol×$\frac{250}{25}$=0.005mol，
样品中含有的亚硫酸钠的质量为：m（SO₃^2-）=126g/mol×0.005mol=0.63g，
ω（SO₃^2-）=$\frac{0.63g}{1g}$×100%=63.00%，
故答案为：63.00%．

点评 本题考查元素化合物性质、化学工艺流程、基本操作与方案设计、数据分析与处理、化学方程式和离子方程式的书写等，难度中等，是对所学知识的综合利用，为高考常见题型．