Question

13．硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過0.05%（體積分數(shù)）時需經(jīng)處理后才能排放．某校興趣小組欲測定硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量，采用以下方案：
甲方案：如下圖所示，圖中氣體流量計B用于準確測量通過尾氣的體積．將尾氣通入一定體積已知濃度的碘水中測定SO₂的含量．當洗氣瓶C中溶液藍色消失時，立即關閉活塞A．
（1）洗氣瓶C中導管末端連接一個多孔球泡D，可以提高實驗的準確度，其理由是增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應．
（2）洗氣瓶C中溶液藍色消失后，沒有及時關閉活塞A，測得的SO₂含量偏低 （填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
乙方案：實驗步驟如圖所示：尾氣VL$→_{①}^{過量H_{2}O_{2}溶液}$溶液$→_{②}^{過量Ba（OH）_{2}溶液}$ $→_{干燥、稱重③}^{過濾、洗滌}$固體mg
（3）步驟③中洗滌沉淀的方法是向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復操作2～3次．
（4）通過的尾氣體積為V L（已換算成標準狀況）時，該尾氣中二氧化硫的含量（體積分數(shù)）為$\frac{22.4m}{233V}$×100% （用含有V、m的代數(shù)式表示）．如果將雙氧水換成足量用稀硫酸酸化的高錳酸鉀溶液，方案是否合理否，如不合理，如何改進將硫酸酸化的高錳酸鉀溶液換成溴水或硝酸溶液（認為合理可不填）．

Answer 1

分析 甲方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，據(jù)此確定二氧化硫的物質的量，進而定尾氣中二氧化硫的含量，
（1）洗氣瓶C中導管末端連接一個多孔球泡D，可以增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應；
（2）洗氣瓶C中溶液藍色消失后，沒有及時關閉活塞A，則通入尾氣的體積增大；
乙方案利用的原理為：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O，最后沉淀硫酸鋇的質量計算尾氣中二氧化硫的質量，進而計算尾氣二氧化硫含量；
（3）洗滌沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復操作2～3次；
（4）mg是硫酸鋇的質量，計算硫酸鋇的物質的量，根據(jù)硫元素守恒計算二氧化硫的體積，進而計算二氧化硫的體積分數(shù)；如果將雙氧水換成足量用稀硫酸酸化的高錳酸鉀溶液，得到沉淀不是二氧化硫被氧化生成的硫酸生成的沉淀，酸化高錳酸鉀溶液的硫酸也會生成硫酸鋇沉淀．

解答 解：甲方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，最后測定剩余氣體的體積，進而定尾氣中二氧化硫的含量，
（1）洗氣瓶C中導管末端連接一個多孔球泡D，可以增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應，
故答案為：增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應；
（2）洗氣瓶C中溶液藍色消失后，沒有及時關閉活塞A，則通入尾氣的體積增大，因此SO₂含量偏低，
故答案為：偏低；
乙方案利用的原理為：SO₂+H₂O₂=H₂SO₄，H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O，最后沉淀硫酸鋇的質量計算尾氣中二氧化硫的質量，進而計算尾氣二氧化硫含量，
 （3）洗滌沉淀的方法是：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復操作2～3次，
故答案為：向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復操作2～3次；
（4）mg是硫酸鋇的質量，硫酸鋇的物質的量為$\frac{mg}{233g/mol}$=$\frac{m}{233}$mol，根據(jù)硫元素守恒可知二氧化硫的體積為$\frac{m}{233}$mol×22.4L/mol=$\frac{22.4m}{233}$L，故尾氣中二氧化硫的體積分數(shù)$\frac{22.4m}{233}$×100%=$\frac{22.4m}{233V}$×100%；如果將雙氧水換成足量用稀硫酸酸化的高錳酸鉀溶液，酸化高錳酸鉀溶液的硫酸也會和鋇離子生成硫酸鋇沉淀，無法計算二氧化硫的量，方案不合理，應將硫酸酸化的高錳酸鉀溶液換成溴水或硝酸溶液做氧化劑，
故答案為：$\frac{22.4m}{233V}$×100%，否，將硫酸酸化的高錳酸鉀溶液換成溴水或硝酸溶液．

點評 本題考查學生對實驗原理與實驗操作的理解、實驗方案設計、元素化合物性質、化學計算等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．