Question

【題目】二氧化硫是硫的重要化合物，在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要?dú)怏w。無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室制備還是工業(yè)生產(chǎn)，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(shí)驗(yàn)室可用銅和濃硫酸加熱或硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫。

如果用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫，并希望能控制反應(yīng)速度，上圖中可選用的發(fā)生裝置

是________（填寫字母）。

（2）若用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取3,36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）二氧化硫，至少需要稱取亞硫酸鈉______g（保留一位小數(shù)）；如果已有4．0%亞硫酸鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），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(shù)）。

（3）實(shí)驗(yàn)室二氧化硫尾氣吸收與工業(yè)煙氣脫硫的化學(xué)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(yīng)為SO2+Ca(OH)2→CaSO3↓+H2O。吸收產(chǎn)物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，反應(yīng)為2CaSO3+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O。其流程如下圖：

堿法的吸收反應(yīng)為SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O。堿法的特點(diǎn)是氫氧化鈉堿性強(qiáng)、吸收快、效率高。其流程如下圖：

已知：

試劑	Ca(OH)2	NaOH
價(jià)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(xué)原理相同之處是____________________。和堿法相比，石灰-石膏法的優(yōu)點(diǎn)是________________，缺點(diǎn)是________________。

（4）在石灰-石膏法和堿法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)改進(jìn)的、能實(shí)現(xiàn)物料循環(huán)的煙氣脫硫方案（用流程圖表示）________________。

Answer 1

【答案】ae 18.9 19.8 酸性氧化物與堿的反應(yīng) 成本低 亞硫酸鈣在輸送中容易造成管道堵塞

【解析】

（1）用硫酸和亞硫酸鈉制取二氧化硫，反應(yīng)物是固液混合，且該反應(yīng)不需要加熱，所以可以采用固液混合不加熱型裝置，希望能控制反應(yīng)速度，則盛放硫酸的儀器必須含有活塞而能控制液體量；
（2）由硫守恒可得：Na2SO3～SO2，根據(jù)關(guān)系式及二氧化硫的物質(zhì)的量計(jì)算出需要亞硫酸鈉的質(zhì)量；設(shè)沒(méi)有變質(zhì)的亞硫酸鈉為100g，根據(jù)變質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算出變質(zhì)后溶液中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，再計(jì)算出需要變質(zhì)后的亞硫酸鈉的質(zhì)量；
（3）根據(jù)石灰-石膏法和堿法吸收二氧化硫的原理分析相同之處；利用題中已知信息及反應(yīng)原理判斷石灰-石膏法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；
（4）將亞硫酸鈉和氫氧化鈣發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成NaOH，然后再將亞硫鈣氧化得到二水硫酸鈣，這樣NaOH能循環(huán)利用。

(1)用硫酸和亞硫酸鈉制取SO2的試劑為固態(tài)和液態(tài)，反應(yīng)條件不需加熱，可通過(guò)控制添加硫酸的速率來(lái)控制反應(yīng)速率，結(jié)合裝置可知a、e可達(dá)到目的；

(2) H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2+H2O

126g 22.4L

m 3.36L

m=18.9g

4g亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉后的質(zhì)量變?yōu)?/span>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(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.5%，因此稱取樣品的質(zhì)量為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(yīng)的性質(zhì)來(lái)吸收SO2的；利用題中已知和有關(guān)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(dǎo)致吸收速率慢、效率低；

(4)依據(jù)上述流程操作存在的缺點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)物料循環(huán)的煙氣脫硫方案