Question

除去燃煤烟气中的有毒气体，一直是重要的科研课题。某科研小组设计如下装 置模拟工业脱硫脱氮，探究SO₂和NO同时氧化的吸收效果。模拟烟气由N₂ (90.02%)、SO₂(4.99%)、NO(4.99%)混合而成，各气体的流量分别由流量计控制，调节三路气体相应的流量比例，充分混合后进入A。已知：FeSO₄+NO[Fe(NO)]SO₄(棕色)

(l)仪器A的名称是____，该装置出气管口有两个玻璃球泡，其作用是____。

(2)反应前装置中需要先通入一段时间N₂，目的是____，其操作方法是____。

(3)实验中A瓶出现黑色沉淀，写出 A瓶中脱硫反应的离子方程式____。继续实验，现B瓶溶液颜色不变、C瓶溶液出现棕色，这些现象说明____。

(4)关闭活塞e，打开活塞d，在其出气管口，用NO检测仪研究A在不同温度时的脱氮率，实验结果如下图所示，分析图中信息，得出的结论是____。在55℃之前，脱氮率随温度升高而变化的原因可能是____。

Answer

洗气瓶 消除气泡 排除装置内的空气 关闭d，打开e、a 2H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4H+或者2CO(NH2)2+4H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4NH4++2CO2↑ SO2完全吸收，NO不完全吸收 在55℃之前，脱氮率随温度升高而升高，在55℃之后，脱氮率随温度升高而降低。（或者：随温度升高，脱氮率先升高后降低） 温度升高，化学反应速率加快

【解析】

本题以工业脱硫脱氮为载体，考查仪器名称与作用、实验操作与目的等相关知识，从数据、图形和实验现象中提取信息进行实验分析与解释的能力。本题情境来源于真实的工业生产，难度适中

（1）洗气瓶是一种用液体吸收剂通过鼓泡的方式吸收气体中的杂质，达到净化气体作用的一种常用玻璃仪器，实验室可用广口瓶（或锥形瓶、大试管）与长短玻璃管制成简易的洗气装置。鼓泡吸收时，可能有未破裂的气泡进入出气管口堵塞气路，此洗气瓶出气管口有两个玻璃球泡，有消除气泡作用。故答案为：洗气瓶；消除气泡。

（2）O2与NO常温下即可发生反应，SO2在溶液中也可以与O2发生反应，为了避免空气中O2对NO、SO2的吸收或检验产生干扰，实验中需要先关闭d、打开e，形成气体通路，再打开a通入氮气，将整个装置内的空气排走。故答案为：排除装置内的空气；关闭d，打开e、a。答案：排除装置内的空气；关闭d，打开e、a。

（3）高锰酸钾溶液会将NO、SO2氧化成HNO3和H2SO4，高锰酸钾的还原产物为黑色沉淀MnO2，利用尿素水解的氨来中和溶液中生成的酸，避免对实验造成干扰。故方程式为2H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4H+；或者2CO(NH2)2+4H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4NH4++2CO2↑。继续实验时，发现B瓶品红溶液颜色不变，说明气体中SO2几乎除净；C瓶溶液硫酸亚铁溶液出现棕色，由题目中的信息可知，NO不完全吸收。故答案为2H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4H+或者2CO(NH2)2+4H2O+3SO2+2MnO4-=3SO42-+2MnO2↓+4NH4++2CO2↑；SO2完全吸收，NO不完全吸收。

（4）前半段曲线上升，是因为温度促使反应速率加快，也可能是反应中生成的Mn2+自催化作用变强所致；后半段曲线下降，可能温度过高，气体的溶解度降低，影响了气体的溶解吸收，也可能是Mn2+的催化作用变弱所致。故答案为：在55℃之前，脱氮率随温度升高而升高。在55℃之后，脱氮率随温度升高而降低。（或者：随温度升高，脱氮率先升高后降低）；在55℃之前，脱氮率随温度升高而变化的原因可能是温度升高，化学反应速率加快。