Question

烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。其研究性学习小组在实验室利用下列装置制备模拟烟气（主要成分SO₂、CO₂、N₂、O₂），并测定烟气中SO₂的体积分数以及研究通过转化器的脱硫效率：

回答下列问题：

1-模拟烟气的制备

（1）写出装置A中发生化学反应的化学方程式___________；检查装置A气密性的方法是_______。

2-测定烟气中SO₂的体积分数

（2）欲测定烟气中SO₂的体积分数，则装置按气流方向的接口顺序为a____________。

（3）①甲同学认为应该在装置_____（填字母）之间增加一个盛有品红溶液的洗气瓶，理由是_______。

②在准确读取量筒读数之前______、并上下移动量筒使得量筒液面与广口瓶液面相平。

（4）乙同学根据模拟烟气的流速，(amL/min)和t min后量筒内液体的体积(V mL)测得二氧化硫的体积分数，其结果总是偏大，原因可能是__________________。

3-模拟烟气通过转化器的脱硫效率研究

（5）将模拟烟气通过装置F，其中盛有FeCl₂，FeCl₃的混合溶液，它可以催化SO₂与氧气的反应以达到脱硫的目的。

①写出催化剂参与反应过程中的离子方程式：____________________。

②丙同学在此实验过程中发现黄色溶液先变成红棕色，查阅资料得Fe³⁺+ 6SO₂=[Fe(SO₂)₆]³⁺（红棕色），请用化学平衡移动原理解释实验中溶液颜色变化的原因：_______________。

Answer

C+2H2SO4(浓) CO2↑+SO2↑+2H2O 向分液漏斗中注入蒸馏水后，关闭止水夹，打开分液漏斗下端活塞使液体流下，一段时间后，液体不能继续滴下，证明气密性良好。 bcedf C、 D 检验是否被完全吸收 冷却至室温 模拟烟气中的氧气与溶解在水中的反应 SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+ 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+ 平衡向右移动，溶液右黄色变为红棕色

【解析】试题分析：（1）装置A中炭与浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫、水；根据检查装置气密性的方法回答。

（2）欲测定烟气中SO2，先用高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，用排水量气法测量剩余气体体积。

（3）①需要检验二氧化硫是否完全吸收。

②在准确读取量筒读数之前冷却至室温、并上下移动量筒使得量筒液面与广口瓶液面相平。

（4）由于可能存在模拟烟气中的氧气溶解在水中的反应，剩余气体体积偏小。

（5）将模拟烟气通过装置F，其中盛有FeCl2，FeCl3的混合溶液，它可以催化SO2与氧气的反应以达到脱硫的目的。

①Fe3+把SO2氧化为SO42-，氧气再把Fe2+氧化为Fe3+。

②Fe3++ 6SO2=[Fe(SO2)6]3+（红棕色）平衡正向移动。

解析：（1）装置A中炭与浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫、水，化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+SO2↑+2H2O；向分液漏斗中注入蒸馏水后，关闭止水夹，打开分液漏斗下端活塞使液体流下，一段时间后，液体不能继续滴下，证明气密性良好。

（2）欲测定烟气中SO2，先用高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，用排水量气法测量剩余气体体积，气流方向的接口顺序为b c e d f 。

（3）①需要检验二氧化硫是否完全吸收，所以在C、 D 之间增加一个盛有品红溶液的洗气瓶检验二氧化硫是否被完全吸收。

②在准确读取量筒读数之前冷却至室温、并上下移动量筒使得量筒液面与广口瓶液面相平。

（4）由于可能存在模拟烟气中的氧气溶解在水中的反应，剩余气体体积偏小，烟气中SO2体积分数偏大。

（5）①Fe3+把SO2氧化为SO42-，氧气再把Fe2+氧化为Fe3+。反应的离子方程式为SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+2Fe2++4H+ 、 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+ ；

②吸收烟气中二氧化硫，Fe3++ 6SO2=[Fe(SO2)6]3+（红棕色）平衡正向移动，所以溶液右黄色变为红棕色。

点睛：用排水量气法准确测量气体体积时，要冷却至室温、并上下移动量筒使得量筒液面与广口瓶液面相平后，再读取量筒内液体体积。