Question

二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用．二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体．无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要．完成下列填空：
（1）实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫．
如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，图中可选用的发生装置是

 

 （填写字母）．
（2）若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L（标准状况）二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠

 

g（保留一位小数）；如果已有4.0%亚硫酸钠（质量分数），被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠

 

g（保留一位小数）．
（3）实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通．石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法．石灰-石膏法的吸收反应为SO₂+Ca（OH）₂→CaSO₃↓+H₂O．吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO₃+O₂+4H₂O→2CaSO₄?2H₂O．其流程如图：

碱法的吸收反应为SO₂+2NaOH→Na₂SO₃+H₂O．碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高．其流程如图：

已知：

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

石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是

 

．和碱法相比，石灰-石膏法的优点是

 

，缺点是

 

．
（4）在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案（用流程图表示）．

Answer 1

分析：（1）用硫酸和亚硫酸钠制取SO₂的试剂为固态和液态，反应条件不需加热，可通过控制添加硫酸的速率来控制反应速率，结合装置可知a、e可达到目的；
（2）由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需称取m（Na₂SO₃）=126g?mol^-1×

3.36L

22.4L/mol

=18.9g；4g亚硫酸氧化为硫酸钠后质量变为（4×142）/126=4.5g，则有4.0%亚硫酸钠被氧化为硫酸钠的样品中亚硫酸钠的质量分数为：96/100.5=95.5%，因此称取变质样品的质量应为：18.9g÷95.5%=19.8g；
（3）石灰-石膏法与碱法吸收SO₂都是利用SO₂是酸性氧化物可与碱反应的性质来吸收SO₂的；利用题中已知和有关信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等，但因Ca（OH）₂碱性弱，导致吸收速率慢、效率低；
（4）流程中的氢氧化钠可以循环使用；

解答：解：（1）用硫酸和亚硫酸钠制取SO₂的试剂为固态和液态，反应条件不需加热，可通过控制添加硫酸的速率来控制反应速率，结合装置可知a、e可达到目的；
故答案为：ae；
（2）由硫守恒可得：Na ₂SO₃～SO₂，因此需称取m（Na₂SO₃）=126g?mol^-1×

3.36L

22.4L/mol

=18.9g；4g亚硫酸氧化为硫酸钠后质量变为（4×142）/126=4.5g，则有4.0%亚硫酸钠被氧化为硫酸钠的样品中亚硫酸钠的质量分数为：96/100.5=95.5%，因此称取变质样品的质量应为：18.9g÷95.5%=19.8g；
故答案为：18.9；19.8；
（3）石灰-石膏法与碱法吸收SO₂都是利用SO₂是酸性氧化物可与碱反应的性质来吸收SO₂的；利用题中已知和有关信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等，但因Ca（OH）₂碱性弱，导致吸收速率慢、效率低；
故答案为：利用SO₂是酸性氧化物，可与碱反应，原料易得，吸收成本低；亚硫酸钙在输送中容易造成管道堵塞，吸收速率慢，效率低；
（4）依据上述流程操作存在的缺点，能实现物料循环的烟气脱硫方案；
故答案为：；

点评：本题考查了制备气体实验装置的选择原则，化学方程式和原子守恒的计算应用，流程分析和设计方法和理解，题目难度较大．