Question

18．硫酸工業尾氣中二氧化硫的含量超過0.05%（體積分數）時需經處理后才能排放．某校化學興趣小組欲測定某硫酸工廠排放尾氣中二氧化硫的含量，分別采用以下方案：
[甲方案]：如圖所示，圖中氣體流量計B用于準確測量通過的尾氣體積．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]：實驗步驟如下面流程圖所示：
尾氣VL$→_{①}^{過量H_{2}O_{2}溶液}$溶液$→_{②}^{過量Ba（OH）_{2}}$ $→_{干燥、稱重③}^{過濾、洗滌}$固體mg
（3）步驟①中過量H₂O₂的作用是將SO₂完全轉化為SO₄^2-
（4）寫出步驟②中反應的化學方程式H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO4↓+2H₂O
（5）步驟②中Ba（OH）₂是否足量的判斷方法是靜置分層后，向上層清液中繼續滴加Ba（OH）₂溶液，若無渾濁現象產生說明Ba（OH）₂足量，否則不足
（6）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）為$\frac{22.4m}{233V}$（用含有V、m的代數式表示）．

Answer 1

分析 甲方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，據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）由方案原理可知，H₂O₂是將SO₂完全轉化為SO₄^2-；
（4）步驟②中硫酸與氫氧化鋇反應生成硫酸鋇與水；
（5）步驟②中Ba（OH）₂是否足量的判斷方法是：靜置分層后，向上層清液中繼續滴加Ba（OH）₂溶液，若無渾濁現象產生說明Ba（OH）₂足量，否則不足；
（6）mg是硫酸鋇的質量，計算硫酸鋇的物質的量，根據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．

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）由方案原理可知，H₂O₂是將SO₂完全轉化為SO₄^2-；
故答案為：將SO₂完全轉化為SO₄^2-；
（4）步驟②中反應的化學方程式為：H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO4↓+2H₂O；
故答案為：H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO4↓+2H₂O；
（5）步驟②中Ba（OH）₂是否足量的判斷方法是：靜置分層后，向上層清液中繼續滴加Ba（OH）₂溶液，若無渾濁現象產生說明Ba（OH）₂足量，否則不足；
故答案為：靜置分層后，向上層清液中繼續滴加Ba（OH）₂溶液，若無渾濁現象產生說明Ba（OH）₂足量，否則不足；
（6）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$\frac{\frac{22.4m}{233}}{V}$=$\frac{22.4m}{233V}$．
故答案為：$\frac{22.4m}{233V}$．

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．