Question

10．火力發電在我國的能源利用中占較大比重，但是排放出的SO₂會造成一系列環境和生態問題，直接排放含SO₂的煙氣會形成酸雨，危害環境．
（1）用化學方程式表示SO₂形成硫酸型酸雨的反應：SO₂+H₂O?H₂SO₃；2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄（或2SO₂+O₂?2SO₃；SO₃+H₂O=H₂SO₄或2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）．
（2）工業上用Na₂SO₃溶液吸收煙氣中的SO₂．將煙氣通入1.0mol•L^-1的Na₂SO₃溶液，溶液pH不斷減小．當溶液pH約為6時，吸收SO₂的能力顯著下降，應更換吸收劑．
①此時溶液中c（SO₃^2-）的濃度是0.2mol•L^-1，則溶液中c（HSO₃^-）是1.6mol•L^-1．
②向pH約為6的吸收劑中通入足量的O₂，可將其中的NaHSO₃轉化為兩種物質，反應的化學方程式是2NaHSO₃+O₂═Na₂SO₄+H₂SO₄．
③某研究小組為探究提高含硫煙氣中SO₂的吸收效率的措施，模擬實驗吸收含硫煙氣，實驗結果如圖所示．則：降低含硫煙氣溫度（或流速），有利于提高SO₂的吸收效率．
（3）工廠倉庫存放的Na₂SO₃藥品已部分被空氣氧化，該化學小組想用已知濃度的酸性KMnO₄溶液來確定其含量，具體步驟如下：
步驟i　稱取樣品1.000g．
步驟ii　將樣品溶解后，完全轉移到250mL容量瓶中，定容，充分搖勻．
步驟iii　移取25.00mL樣品溶液于250mL錐形瓶中，用0.01000mol•L^-1 KMnO₄標準溶液滴定至終點．
按上述操作方法再重復2次．
①寫出步驟iii所發生反應的離子方程式2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O；
②在配制0.01000mol•L^-1 KMnO₄溶液時若仰視定容，則最終測得藥品中Na₂SO₃的含量偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
③某同學設計用下列儀器進行滴定實驗（夾持部分略去），最合理的組合是AC （填字母）．

④滴定結果如下表所示：

滴定次數	待測溶液的體積/mL	標準溶液的體積
		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

則該藥品中Na₂SO₃的質量分數為63.00%．

Answer 1

分析 （1）根據SO₂氣體是酸性氧化物，可與水反應生成亞硫酸，亞硫酸可被氧化生成硫酸，二氧化硫具有還原性，在空氣中經粉塵催化氧化為SO₃，SO₃與水反應能生成硫酸；
（2）①結合Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃分析離子濃度；
②向pH約為6的吸收劑中通入足量的O₂，發生氧化還原反應生成硫酸鈉和硫酸．
（3）根據圖示可知：SO₂的吸收效率隨著溫度的升高而降低，隨流速的增大而降低；
③根據圖示可知：SO₂的吸收效率隨著溫度的升高而降低，隨流速的增大而降低；
（3）①Na₂SO₃與酸性KMnO₄溶液反應，亞硫酸根離子被氧化生成硫酸根離子，高錳酸根離子被還原為錳離子，根據守恒原理配平反應的離子方程式；
②在配制0.01000mol•L^-1 KMnO₄溶液時若仰視定容，KMnO₄溶液濃度將偏低，所需KMnO₄溶液體積偏大，則最終測得藥品中Na₂SO₃的含量偏大；
③高錳酸鉀具有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，應用酸式滴定管盛裝，滴定時為便于觀察顏色變化，滴定終點顏色由淺變深易于觀察；
④根據計算出消耗的高錳酸鉀的物質的量，再根據反應方程式5SO₃^2-+2MnO₄^-+6H⁺═5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O計算出25mLNa₂SO₃溶液消耗的亞硫酸根離子的物質的量，再計算出250mL亞硫酸鈉溶液中含有亞硫酸鈉的物質的量，最后計算出實驗室里的Na₂SO₃的純度．

解答 解：（1）SO₂氣體是酸性氧化物，可與水反應生成亞硫酸，亞硫酸可被氧化生成硫酸，二氧化硫具有還原性，在空氣中經粉塵催化氧化為SO₃，SO₃與水反應能生成硫酸，有關反應的化學方程式為：SO₂+H₂O?H₂SO₃；2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄ （或2SO₂+O₂?2SO₃；SO₃+H₂O=H₂SO₄ 或2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄），
故答案為：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-）的濃度是0.2mol•L^-1，則反應的Na₂SO₃溶液為1.0mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，由反應中的物質的量關系可知，生成的c（HSO₃^-）為0.8mol/L×2=1.6mol/L，故答案為：1.6；
②向pH約為6的吸收劑中通入足量的O₂，發生氧化還原反應生成硫酸鈉和硫酸，發生的反應為2NaHSO₃+O₂═Na₂SO₄+H₂SO₄，
故答案為：2NaHSO₃+O₂═Na₂SO₄+H₂SO₄；
③根據圖示可知：SO₂的吸收效率隨著溫度的升高而降低，隨流速的增大而降低，所以要提高含硫煙氣中SO₂的吸收效率，可以降低含硫煙氣溫度（或流速），
故答案為：降低含硫煙氣溫度（或流速）；
（3）①Na₂SO₃與酸性KMnO₄溶液反應，亞硫酸根離子被氧化生成硫酸根離子，高錳酸根離子被還原為錳離子，
配平反應的離子方程式：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O；
②在配制0.01000mol•L^-1 KMnO₄溶液時若仰視定容，KMnO₄溶液濃度將偏低，需KMnO₄溶液體積偏大，則最終測得藥品中Na₂SO₃的含量偏大，故答案為：偏大；
③高錳酸鉀具有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，應用酸式滴定管盛裝，滴定時為便于觀察顏色變化，滴定終點顏色由淺變深易于觀察，應將高錳酸鉀滴到待測液中，
故答案為：AC；
④根據滴定結果：三次滴定所用標準溶液的體積分別為：21.03-1.02=20.01mL，21.99-2.00=19.99mL，20.20-2.20=18.00，第三次誤差太大，需舍去；前兩次實驗所用標準溶液的體積平均值為20.00mL；25mLNa₂SO₃溶液中亞硫酸鈉消耗的高錳酸鉀的物質的量為：0.01mol/L×0.020L=0.0002mol，
根據反應方程式：5SO₃^2-+2MnO₄^-+6H⁺═5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O
                        5              2
                         n       0.0002mol
n（SO₃^2-）=0.0005mol，
250mL亞硫酸鈉溶液中含有亞硫酸鈉的物質的量為：0.0005mol×$\frac{250}{25}$=0.005mol，
樣品中含有的亞硫酸鈉的質量為：m（SO₃^2-）=126g/mol×0.005mol=0.63g，
ω（SO₃^2-）=$\frac{0.63g}{1g}$×100%=63.00%，
故答案為：63.00%．

點評 本題考查元素化合物性質、化學工藝流程、基本操作與方案設計、數據分析與處理、化學方程式和離子方程式的書寫等，難度中等，是對所學知識的綜合利用，為高考常見題型．