题目内容

18．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．某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量，分别采用以下方案：
[甲方案]：如图所示，图中气体流量计B用于准确测量通过的尾气体积．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$→_{②}^{过量Ba（OH）_{2}}$ $→_{干燥、称重③}^{过滤、洗涤}$固体mg
（3）步骤①中过量H2O2的作用是将SO2完全转化为SO42-
（4）写出步骤②中反应的化学方程式H2SO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+2H2O
（5）步骤②中Ba（OH）2是否足量的判断方法是静置分层后，向上层清液中继续滴加Ba（OH）2溶液，若无浑浊现象产生说明Ba（OH）2足量，否则不足
（6）通过的尾气体积为V L（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）．

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；
（3）由方案原理可知，H2O2是将SO2完全转化为SO42-；
（4）步骤②中硫酸与氢氧化钡反应生成硫酸钡与水；
（5）步骤②中Ba（OH）2是否足量的判断方法是：静置分层后，向上层清液中继续滴加Ba（OH）2溶液，若无浑浊现象产生说明Ba（OH）2足量，否则不足；
（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．

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；
（3）由方案原理可知，H2O2是将SO2完全转化为SO42-；
故答案为：将SO2完全转化为SO42-；
（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）步骤②中Ba（OH）2是否足量的判断方法是：静置分层后，向上层清液中继续滴加Ba（OH）2溶液，若无浑浊现象产生说明Ba（OH）2足量，否则不足；
故答案为：静置分层后，向上层清液中继续滴加Ba（OH）2溶液，若无浑浊现象产生说明Ba（OH）2足量，否则不足；
（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$\frac{\frac{22.4m}{233}}{V}$=$\frac{22.4m}{233V}$．
故答案为：$\frac{22.4m}{233V}$．

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
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