Question

【题目】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，上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。其流程如下图：

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。其流程如下图：

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

【答案】ae 18.9 19.8 酸性氧化物与碱的反应 成本低 亚硫酸钙在输送中容易造成管道堵塞

【解析】

（1）用硫酸和亚硫酸钠制取二氧化硫，反应物是固液混合，且该反应不需要加热，所以可以采用固液混合不加热型装置，希望能控制反应速度，则盛放硫酸的仪器必须含有活塞而能控制液体量；
（2）由硫守恒可得：Na2SO3～SO2，根据关系式及二氧化硫的物质的量计算出需要亚硫酸钠的质量；设没有变质的亚硫酸钠为100g，根据变质的质量计算出变质后溶液中亚硫酸钠的质量分数，再计算出需要变质后的亚硫酸钠的质量；
（3）根据石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的原理分析相同之处；利用题中已知信息及反应原理判断石灰-石膏法的优点和缺点；
（4）将亚硫酸钠和氢氧化钙发生复分解反应生成NaOH，然后再将亚硫钙氧化得到二水硫酸钙，这样NaOH能循环利用。

(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) H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2+H2O

126g 22.4L

m 3.36L

m=18.9g

4g亚硫酸钠被氧化为硫酸钠后的质量变为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95.5%，因此称取样品的质量为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)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