酸雨是环境污染的一种方式,酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫,燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物,经过“云内成雨过程”,即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上,发生液相氧化反应,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又经过“云下冲刷过程”,即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体,形成较大雨滴,最后降落在地面上,形成了酸雨。实验室用如图所示装置模拟石灰石燃煤烟气脱硫实验:
(1)实验中为提高石灰石浆液脱硫效率采取什么措施?写出通入SO2和空气发生反应生成石膏(CaSO4·2H2O)的化学方程式。(素养角度——证据推理与模型认知)
提示:增大反应物接触面积可以提高反应速率,所以为提高石灰石浆液脱硫效率采取的措施是不断搅拌、制成浆液;二氧化硫与碳酸钙、氧气、水反应生成石膏和二氧化碳,反应的化学方程式:2CaCO3+2SO2+O2+4H2O
2CaSO4·2H2O+2CO2。
(2)将脱硫后的气体通入KMnO4溶液,如何可以粗略判断烟气脱硫效率。(素养角度——科学探究与创新意识)
提示:二氧化硫具有强的还原性,能够使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以粗略判断烟气脱硫效率的方法是高锰酸钾溶液颜色褪去的快慢。
(3)石灰石烟气脱硫得到的物质中的主要成分是CaSO4和CaSO3,实验人员欲测定石灰石浆液脱硫后的物质中CaSO3的含量,以决定燃煤烟气脱硫时通入空气的量。已知浆液中CaSO3能充分与硫酸反应,请补充完整测定CaSO3含量的实验方案:(素养角度——科学探究与创新意识)
[实验中须使用的药品:75%的硫酸、标准浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液,标准浓度的酸性KMnO4溶液]
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实验步骤
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实验操作
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①
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取一定量石灰石烟气脱硫后的物质
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②
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③
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提示:要测定CaSO4和CaSO3的混合物中亚硫酸钙含量,可以用稀硫酸与混合物中亚硫酸钙反应,将生产的二氧化硫气体通入到酸性高锰酸钾溶液中,用标准浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定(过量酸性KMnO4溶液),记录达到滴定终点时消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积,据此计算出二氧化硫的物质的量,进而计算亚硫酸钙的质量和百分含量,所以测定亚硫酸钙百分含量的方案为加入足量的75%的硫酸,加热,将生成的SO2气体通入一定体积过量的标准浓度的酸性KMnO4溶液,记录加入KMnO4溶液的体积,充分反应后,用标准浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定(过量酸性KMnO4溶液),记录达到滴定终点时消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积,计算得出结果。
