(16分)火力发电在我国的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题,直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。
(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应: 。
(2)工业上用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2。将烟气通入1.0 mol·L-1的Na2SO3溶液,溶液pH不断减小。当溶液pH约为6时,吸收SO2的能力显著下降,应更换吸收剂。
① 此时溶液中c(SO32–)的浓度是0.2 mol·L-1,则溶液中c(HSO3–)是_______mol•L-1。
② 向pH约为6的吸收剂中通入足量的O2,可将其中的NaHSO3转化为两种物质,反应的化学方程式是 。
③ 某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的
吸收效率的措施,模拟实验吸收含硫烟气,实验结果如图所示。则: ,
有利于提高SO2的吸收效率。
(3)工厂仓库存放的Na2SO3药品已部分被空气
氧化,该化学小组想用已知浓度的酸性KMnO4
溶液来确定其含量,具体步骤如下:
步骤i 称取样品1.000 g。
步骤ii 将样品溶解后,完全转移到250 mL容量瓶中,定容,充分摇匀。
步骤iii 移取25.00 mL样品溶液于250 mL锥形瓶中,用0.01000 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定至终点。
按上述操作方法再重复2次。
① 写出步骤iii所发生反应的离子方程式___________________________________;
② 在配制0.01000 mol·L-1 KMnO4溶液时若仰视定容,则最终测得药品中Na2SO3的含量________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③ 某同学设计用下列仪器进行滴定实验(夹持部分略去),最合理的组合是_ (填字母)。
A B C D E
④ 滴定结果如下表所示:
滴定次数 | 待测溶液 的体积/mL | 标准溶液的体积 | |
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 |
(16分)
(1)SO2+H2OH2SO3;2H2SO3+O2=2H2SO4 (2分)
(或2SO2+O2 2SO3;SO3+H2O=H2SO4 或2SO2+O2+2H2O=2H2SO4)
(2)① 1.6 (2分)
② 2NaHSO3+O2=Na2SO4+H2SO4 (2分)
③ 降低含硫烟气的温度(或减小含硫烟气的流速) (2分)
(3)① 2MnO+5SO
+6H+=2Mn2++5SO
+3H2O (2分)
② 偏大 (2分) ③ AC (2分,漏选得1分,错选0分)
④ 63.00% 或63.0% (2分,写“63%”得1分)
题目分析:(1)二氧化硫溶于水生成亚硫酸,亚硫酸与空气中的氧气反应生成硫酸,该过程的化学方程式为SO2+H2OH2SO3;2H2SO3+O2=2H2SO4
(2)①根据电荷守恒,可得c(H+)+ c(Na+)= c(OH-)+2 c(SO32–)+c(HSO3–),所以c(HSO3–)= c(H+)+ c(Na+)- c(OH-)-2 c(SO32–)=(1.0+10-6-10-8-2×0.2)mol·L-1,所以c(HSO3–)近似为1.6mol/L;
②由①可知NaHSO3的溶液呈酸性,与氧气反应后生成的2种物质应是硫酸钠与硫酸,化学方程式为2NaHSO3+O2=Na2SO4+H2SO4;
③由图可知,二氧化硫的吸收率随温度升高而降低,①曲线的二氧化硫的吸收率最高,烟气的流速最小,所以提高SO2的吸收效率可以降低含硫烟气的温度(或减小含硫烟气的流速);
(3)①高锰酸钾溶液与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸钠、硫酸锰、水,所以步骤iii所发生反应的离子方程式2MnO+5SO
+6H+=2Mn2++5SO
+3H2O;
②配制高锰酸钾溶液时仰视定容,则所配溶液的浓度偏低,滴定时消耗高锰酸钾溶液的体积就偏大,造成最终测得药品中Na2SO3的含量偏大;
③根据实验步骤可知,样品溶液放在锥形瓶中,滴定溶液放在滴定管内,高锰酸钾具有强氧化性,所以应使用酸式滴定管,因此最合理的组合是AC;
④由表中数据可知3次使用高锰酸钾溶液的体积分别是20.01mL、19.99mL、18.00mL,第三组数据与前两组差距较大,舍去,用前两组的平均值计算,平均值是20.00mL。根据2MnO~5SO
,得样品中亚硫酸钠的质量为0.02L×0.01000 mol·L-1×2.5×10×126g/mol=0.63g,所以样品中亚硫酸钠的质量分数是0.63g/1.0000g×100%=63.00%。