Question

【題目】二氧化硫是硫的重要化合物，在生產，生活中有廣泛應用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要氣體。無論是實驗室制備還是工業生產，二氧化硫尾氣吸收或煙氣脫硫都非常重要。完成下列填空：

(1)實驗室可用銅和濃硫酸加熱或硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫。

A．裝置a B裝置b

C．裝置c D．裝置d

如果用硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫，并希望能控制反應速度，上圖中可選用的發生裝置是 _________(填寫字母)。

(2)若用硫酸和亞硫酸鈉反應制取3.36 L(標準狀況)二氧化硫，至少需要稱取亞硫酸鈉____________________g(保留一位小數)；如果已有4.0%亞硫酸鈉(質量分數)被氧化成硫酸鈉，則至少需稱取該亞硫酸鈉________g (保留一位小數)。

(3)實驗室二氧化硫尾氣吸收與工業煙氣脫硫的化學原理相通。石灰－石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法。石灰－石膏法的吸收反應為SO2＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋H2O。吸收產物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，反應為2CaSO3＋O2＋4H2O=2CaSO4·2H2O。其流程如下圖：

堿法的吸收反應為SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O。堿法的特點是氫氧化鈉堿性強，吸收快，效率高。其流程如下圖：

已知：

石灰－石膏法和堿法吸收二氧化硫的化學原理相同之處是 _____________________。和堿法相比，石灰－石膏法的優點是__________________，缺點是__________________。

(4)在石灰－石膏法和堿法的基礎上，設計一個改進的，能實現物料循環的煙氣脫硫方案(用流程圖表示) _______。

Answer 1

【答案】 AD 18.9 19.8 利用SO2是酸性氧化物，可與堿反應 原料易得，吸收成本低 吸收速率慢，效率低

【解析】（1）硫酸和亞硫酸鈉反應的化學方程式為Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑，反應類型為：固體+液體→氣體，希望能控制反應速率，使用分液漏斗。

（2）根據化學方程式Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑、2Na2SO3+O2=2Na2SO4列式計算。

（3）石灰-石膏法和堿法吸收SO2的化學原理相同之處：利用SO2是酸性氧化物，可與堿反應。根據表中數據，石灰-石膏法的優點是：原料易得，吸收成本低。根據題中信息，石灰-石膏法的缺點是：吸收速率慢，效率低。

（4）由于堿法吸收SO2的吸收快、效率高，所以先用NaOH吸收SO2；但NaOH價格高、吸收SO2的成本高，所以要實現NaOH的循環利用，結合石灰-石膏法的優點，向Na2SO3中加入Ca（OH）2可使NaOH再生，同時生成CaSO3，CaSO3氧化可得到CaSO4·2H2O。

（1）硫酸和亞硫酸鈉反應的化學方程式為Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑，反應類型為：固體+液體→氣體，希望能控制反應速率，使用分液漏斗，可選擇裝置a和裝置d，答案選AD。

（2）根據反應Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑，至少需n（Na2SO3）=n（SO2）==0.15mol，至少需要稱取亞硫酸鈉的質量為0.15mol126g/mol=18.9g。如果已有4.0%亞硫酸鈉（質量分數）被氧化成硫酸鈉，則原純亞硫酸鈉的質量為18.9 g（1-4.0%）=19.6875 g；根據2Na2SO3+O2=2Na2SO4，Na2SO3氧化生成的硫酸鈉的質量為（19.6875 g－18.9 g）=0.8875 g；至少需要稱取變質后的亞硫酸鈉的質量為18.9 g+0.8875 g19.8 g。

（3）石灰-石膏法的原理是：SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2O、2CaSO3+O2+4H2O=2CaSO4·2H2O，堿法吸收SO2的反應原理是：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，石灰-石膏法和堿法吸收SO2的化學原理相同之處：利用SO2是酸性氧化物，可與堿反應。根據表中數據，Ca（OH）2價格低、吸收SO2的成本低，石灰-石膏法的優點是：原料易得，吸收成本低。根據題中信息“堿法的特點是氫氧化鈉堿性強，吸收快，效率高”，石灰-石膏法的缺點是：Ca（OH）2溶解度低，溶液堿性弱，吸收速率慢，效率低。

（4）由于堿法吸收SO2的吸收快、效率高，所以先用NaOH吸收SO2；但NaOH價格高、吸收SO2的成本高，所以要實現NaOH的循環利用，結合石灰-石膏法的優點，向Na2SO3中加入Ca（OH）2可使NaOH再生，同時生成CaSO3，CaSO3氧化可得到CaSO4·2H2O。其流程可以表示為：。