Question

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．
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，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3.36L（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．其流程如圖：

已知：

試劑	Ca（OH）2	NaOH
價格（元/kg）	0.36	2.9
吸收SO2的成本（元/mol）	0.027	0.232

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

分析：（1）用硫酸和亞硫酸鈉制取SO₂的試劑為固態和液態，反應條件不需加熱，可通過控制添加硫酸的速率來控制反應速率，結合裝置可知a、e可達到目的；
（2）由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需稱取m（Na₂SO₃）=126g?mol^-1×

3.36L

22.4L/mol

=18.9g；4g亞硫酸氧化為硫酸鈉后質量變為（4×142）/126=4.5g，則有4.0%亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉的樣品中亞硫酸鈉的質量分數為：96/100.5=95.5%，因此稱取變質樣品的質量應為：18.9g÷95.5%=19.8g；
（3）石灰-石膏法與堿法吸收SO₂都是利用SO₂是酸性氧化物可與堿反應的性質來吸收SO₂的；利用題中已知和有關信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等，但因Ca（OH）₂堿性弱，導致吸收速率慢、效率低；
（4）流程中的氫氧化鈉可以循環使用；

解答：解：（1）用硫酸和亞硫酸鈉制取SO₂的試劑為固態和液態，反應條件不需加熱，可通過控制添加硫酸的速率來控制反應速率，結合裝置可知a、e可達到目的；
故答案為：ae；
（2）由硫守恒可得：Na ₂SO₃～SO₂，因此需稱取m（Na₂SO₃）=126g?mol^-1×

3.36L

22.4L/mol

=18.9g；4g亞硫酸氧化為硫酸鈉后質量變為（4×142）/126=4.5g，則有4.0%亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉的樣品中亞硫酸鈉的質量分數為：96/100.5=95.5%，因此稱取變質樣品的質量應為：18.9g÷95.5%=19.8g；
故答案為：18.9；19.8；
（3）石灰-石膏法與堿法吸收SO₂都是利用SO₂是酸性氧化物可與堿反應的性質來吸收SO₂的；利用題中已知和有關信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等，但因Ca（OH）₂堿性弱，導致吸收速率慢、效率低；
故答案為：利用SO₂是酸性氧化物，可與堿反應，原料易得，吸收成本低；亞硫酸鈣在輸送中容易造成管道堵塞，吸收速率慢，效率低；
（4）依據上述流程操作存在的缺點，能實現物料循環的煙氣脫硫方案；
故答案為：；

點評：本題考查了制備氣體實驗裝置的選擇原則，化學方程式和原子守恒的計算應用，流程分析和設計方法和理解，題目難度較大．