Question

12．S0₂是常见的大气污染物，燃煤是产生S0₂的主要原因．工业上有多种方法可以减少S0₂的排放．

（1）往煤中添加一些石灰石，可使燃煤过程中产生的S0₂转化成硫酸钙．该反应的总化学方程式是2CaCO₃+2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂．
（2）可用多种溶液做燃煤烟气中SO₂的吸收液．
①分别用等物质的量浓度的Na₂SO₃溶液和NaOH溶液做吸收液，当生成等物质的量NaHS0₃时，两种吸收液体积比V（Na₂SO₃）：V（NaOH）=1：2
②NaOH溶液吸收了足量的：SO₂后会失效，可将这种失效的溶液与一定量的石灰水溶液充分反应后过滤，使NaOH溶液再生，再生过程的离子方程式是Ca²⁺+OH^-+HSO₃^-=CaSO₃↓+H₂O．
（3）甲同学认为BaCl₂溶液可以做SO₂的吸收液．为此甲同学设计如下实验（夹持装置和加热装置略如图1，气密性已检验）．反应开始后，A中Na₂SO₃固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B中有白色沉淀．甲同学认为B中白色沉淀是SO₂与BaCl₂溶液反应生成的BaSO₃，所以BaCl₂溶液可做SO₂吸收液．
乙同学认为B中的白色沉淀是BaSO₄，产生BaSO₄的原因是：
①A中产生的白雾是浓硫酸的酸雾，进入B中与BaCI₂溶液反应生成BaSO₄沉淀．
②为证明SO₂与BaCl₂溶液不能得到BaSO₃沉淀，乙同学对甲同学的实验装置做了如下改动并实验（夹持装置和加热装置略如图2，气密性已检验）：
反应开始后，A中Na₂SO₃固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B、C试管中除了有气泡外，未见其它现象；D中红色褪去．
③试管B中试剂是饱和NaHSO₃溶液；滴加浓硫酸之前的操作是打开弹簧夹，通入N₂，一段时间后关闭弹簧夹
④通过甲、乙两位同学的实验，得出的结论是SO₂与BaCl₂溶液不能得到BaSO₃沉淀；不能用BaCl₂溶液做吸收SO₂的吸收液．

Answer 1

分析 （1）根据反应物、生成物和反应条件书写化学方程式；
（2）①根据Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃，NaOH+SO₂═NaHSO₃分析解答；
②NaOH溶液吸收了足量的SO₂后生成NaHSO₃，与一定量的石灰水溶液充分反应生成亚硫酸钙、氢氧化钠、水；
（3）二氧化硫具有还原性易被氧气氧化成三氧化硫，三氧化硫与水反应生成硫酸，与BaCl₂溶液反应生成BaSO₄沉淀；
③为证明SO₂与BaCl₂溶液不能得到BaSO₃沉淀，可通入氮气排出装置中的氧气；④通过甲乙两位同学的实验现象进行对比分析．

解答 解：（1）根据题意，碳酸钙与二氧化硫、氧气在高温条件下反应生成硫酸钙，同时生成二氧化碳，所以反应的方程式为：2CaCO₃+2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂，
故答案为：2CaCO₃+2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂；
（2）①假设生成的NaHSO₃物质的量都为2mol，Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃，吸收的二氧化硫的物质的量为2mol，需1molNa₂SO₃，NaOH+SO₂═NaHSO₃，吸收的二氧化硫的物质的量也为2mol，需2molNaOH，假设Na₂SO₃溶液和NaOH溶液的物质的量浓度都为cmol/L，两种吸收液体积比V（Na₂SO₃）：V（NaOH）=$\frac{1}{c}$：$\frac{2}{c}$=1：2，
故答案为：1：2；
②NaOH溶液吸收了足量的SO₂发生反应：NaOH+SO₂═NaHSO₃，与一定量的石灰水溶液充分反应NaHSO₃+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+NaOH+H₂O，离子反应为：Ca²⁺+OH^-+HSO₃^-=CaSO₃↓+H₂O，使NaOH溶液再生，
故答案为：Ca²⁺+OH^-+HSO₃^-=CaSO₃↓+H₂O；                              
（3）二氧化硫具有还原性易被氧气氧化成三氧化硫，与BaCl₂溶液反应，三氧化硫与水反应生成硫酸，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，
故答案为：A中产生的SO₂与装置内空气中的O₂进入B中与BaCl₂溶液反应生成BaSO₄沉淀；
③滴加浓硫酸之前打开弹簧夹，通入N₂，排出装置中的氧气，然后滴加浓硫酸，Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，A中产生的白雾是浓硫酸的酸雾，所以B中的试剂是饱和NaHSO₃，除去白雾，
故答案为：饱和NaHSO₃；打开弹簧夹，通入N₂，一段时间后关闭弹簧夹；
④通过甲乙两位同学的实验，得出的结论是SO₂与BaCl₂溶液不能得到BaSO₃沉淀；不能用BaCl₂溶液做吸收SO₂的吸收液，
故答案为：SO₂与BaCl₂溶液不能得到BaSO₃沉淀；不能用BaCl₂溶液做吸收SO₂的吸收液．

点评 本题考查了二氧化硫性质的实验验证分析判断，题目难度中等，掌握物质性质的分析、装置特征的判断及反应条件的应用方法是解题关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析能力及化学实验能力．