题目内容
黄铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列工艺过程既能制得H2SO4，又能制得H2．
（1）该过程中能循环利用的物质为 ．
（2）写出反应器中发生反应的离子方程式 ．
（3）某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀，进行如下实验．
已知浓硫酸的沸点为338℃，加热时酒精灯火焰的温度为400℃～500℃．
①甲同学用装置I（如图）进行实验，发现BaCl2溶液中出现白色沉淀，且白色沉淀不溶于盐酸，该实验结论不能说明SO2能与BaCl2溶液发生反应，请解释生成该白色沉淀的两种可能原因（用文字和离子方程式表示）：
， ；
②乙同学设计了装置Ⅱ（夹持装置和A的加热装置略去）进行实验，发现C中没有出现白色沉淀．
装置Ⅱ改进了装置I的四处不足，请填表说明另外的三处．
（4）丙同学取乙同学实验后的C中溶液少许，滴加一种无色溶液，产生不溶于盐酸的白色沉淀，丙同学滴加的试剂可能是 （填字母序号）．
a．NaOH溶液 b．H2O2溶液 C．新制氯水 d．酸性KMnO4溶液．
（1）该过程中能循环利用的物质为
（2）写出反应器中发生反应的离子方程式
（3）某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀，进行如下实验．
已知浓硫酸的沸点为338℃，加热时酒精灯火焰的温度为400℃～500℃．
①甲同学用装置I（如图）进行实验，发现BaCl2溶液中出现白色沉淀，且白色沉淀不溶于盐酸，该实验结论不能说明SO2能与BaCl2溶液发生反应，请解释生成该白色沉淀的两种可能原因（用文字和离子方程式表示）：
②乙同学设计了装置Ⅱ（夹持装置和A的加热装置略去）进行实验，发现C中没有出现白色沉淀．
装置Ⅱ改进了装置I的四处不足，请填表说明另外的三处．
| 改进的操作或装置（注明必要的试剂） | 改进的作用 |
| 使用分液漏斗滴加浓硫酸 | 控制反应速率 |
a．NaOH溶液 b．H2O2溶液 C．新制氯水 d．酸性KMnO4溶液．
考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：在反应器中SO2、H2O和I2反应生成生成HI和硫酸，在分离器中分离硫酸和HI，HI在膜反应器中加热分解生成单质碘和氢气；
（1）由工艺流程可知能循环利用的物质为I2；
（2）反应器中SO2、H2O和I2反应生成生成HI和硫酸；
（3）①本小题首先抓住已知信息“浓硫酸的沸点为338℃，加热时酒精灯火焰的温度为400℃～500℃”，说明浓硫酸在温度较高时也能挥发出H2SO4蒸气，由于BaSO3能够溶于盐酸，根据元素守恒可知该沉淀只能是BaSO4，有可能一是挥发出的H2SO4提供的SO42-与Ba2+反应生成的，也有可能是溶液中溶解的氧气与SO2作用产生了硫酸，进而得到BaSO4．
②氮气性质稳定，通入氮气可以排净装置中的空气中的氧气；为除去反应中带出的雾状硫酸，可以将气体通过NaHSO3溶液；I中没有尾气处理装置；
（4）乙实验后的C中的溶液会溶有SO2，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO4，所以要加一种氧化剂．
（1）由工艺流程可知能循环利用的物质为I2；
（2）反应器中SO2、H2O和I2反应生成生成HI和硫酸；
（3）①本小题首先抓住已知信息“浓硫酸的沸点为338℃，加热时酒精灯火焰的温度为400℃～500℃”，说明浓硫酸在温度较高时也能挥发出H2SO4蒸气，由于BaSO3能够溶于盐酸，根据元素守恒可知该沉淀只能是BaSO4，有可能一是挥发出的H2SO4提供的SO42-与Ba2+反应生成的，也有可能是溶液中溶解的氧气与SO2作用产生了硫酸，进而得到BaSO4．
②氮气性质稳定，通入氮气可以排净装置中的空气中的氧气；为除去反应中带出的雾状硫酸，可以将气体通过NaHSO3溶液；I中没有尾气处理装置；
（4）乙实验后的C中的溶液会溶有SO2，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO4，所以要加一种氧化剂．
解答：
解：在反应器中SO2、H2O和I2反应生成生成HI和硫酸，在分离器中分离硫酸和HI，HI在膜反应器中加热分解生成单质碘和氢气；
（1）由工艺流程可知能循环利用的物质为I2，故答案为：I2；
（2）反应器中SO2、H2O和I2反应生成生成HI和硫酸，其反应的离子方程式为：I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-，故答案为：I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-；
（3）①本小题首先抓住已知信息“浓硫酸的沸点为338℃，加热时酒精灯火焰的温度为400℃～500℃”，说明浓硫酸在温度较高时也能挥发出H2SO4蒸气，由于BaSO3能够溶于盐酸，根据元素守恒可知该沉淀只能是BaSO4，有可能一是挥发出的H2SO4提供的SO42-与Ba2+反应生成BaSO4：SO42-+Ba2+═BaSO4↓，也有可能是溶液中溶解的氧气与SO2作用产生了硫酸，进而得到BaSO4：2Ba2++2SO2+O2+2H2O═2BaSO4↓+4H+；
故答案为：挥发出H2SO4蒸气与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，SO42-+Ba2+═BaSO4↓；SO2与氧气在水溶液中反应生成硫酸，硫酸与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，2Ba2++2SO2+O2+2H2O═2BaSO4↓+4H+；
②根据装置I的缺点，对比两个装置可知：实验前先通入氮气，能排净装置中的空气中的氧气，防止二氧化碳被氧化；为除去反应中带出的雾状硫酸，可以将气体通过NaHSO3溶液；I中没有尾气处理装置，II中导管末端连接硬质玻璃管，插入盛氢氧化钠溶液的烧杯中，可以吸收尾气，同时防止倒吸，
故答案为：
；
（4）乙实验后的C中的溶液会溶有SO2，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO4，所以要加一种氧化剂，滴加的是一种无色溶液，则只能是H2O2溶液，新制氯水是黄绿色，酸性KmnO4溶液是紫色；
故答案为：b．
（1）由工艺流程可知能循环利用的物质为I2，故答案为：I2；
（2）反应器中SO2、H2O和I2反应生成生成HI和硫酸，其反应的离子方程式为：I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-，故答案为：I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-；
（3）①本小题首先抓住已知信息“浓硫酸的沸点为338℃，加热时酒精灯火焰的温度为400℃～500℃”，说明浓硫酸在温度较高时也能挥发出H2SO4蒸气，由于BaSO3能够溶于盐酸，根据元素守恒可知该沉淀只能是BaSO4，有可能一是挥发出的H2SO4提供的SO42-与Ba2+反应生成BaSO4：SO42-+Ba2+═BaSO4↓，也有可能是溶液中溶解的氧气与SO2作用产生了硫酸，进而得到BaSO4：2Ba2++2SO2+O2+2H2O═2BaSO4↓+4H+；
故答案为：挥发出H2SO4蒸气与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，SO42-+Ba2+═BaSO4↓；SO2与氧气在水溶液中反应生成硫酸，硫酸与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，2Ba2++2SO2+O2+2H2O═2BaSO4↓+4H+；
②根据装置I的缺点，对比两个装置可知：实验前先通入氮气，能排净装置中的空气中的氧气，防止二氧化碳被氧化；为除去反应中带出的雾状硫酸，可以将气体通过NaHSO3溶液；I中没有尾气处理装置，II中导管末端连接硬质玻璃管，插入盛氢氧化钠溶液的烧杯中，可以吸收尾气，同时防止倒吸，
| 改进的操作或装置（注明必要的试剂） | 改进的作用 |
| 使用分液漏斗滴加浓硫酸 | 控制反应速率 |
| 实验前向A中通入N2 | 排除装置中的空气 |
| 在A、C之间加一个盛有饱和亚硫酸氢钠溶液的洗气瓶 | 除去挥发出来的H2SO4蒸汽 |
| 导管末端连接硬质玻璃管，插入盛氢氧化钠溶液的烧杯中 | 吸收尾气，同时防止倒吸 |
| 改进的操作或装置（注明必要的试剂） | 改进的作用 |
| 使用分液漏斗滴加浓硫酸 | 控制反应速率 |
| 实验前向A中通入N2 | 排除装置中的空气 |
| 在A、C之间加一个盛有饱和亚硫酸氢钠溶液的洗气瓶 | 除去挥发出来的H2SO4蒸汽 |
| 导管末端连接硬质玻璃管，插入盛氢氧化钠溶液的烧杯中 | 吸收尾气，同时防止倒吸 |
（4）乙实验后的C中的溶液会溶有SO2，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO4，所以要加一种氧化剂，滴加的是一种无色溶液，则只能是H2O2溶液，新制氯水是黄绿色，酸性KmnO4溶液是紫色；
故答案为：b．
点评：本题是以物质的制备和研究SO2的性质为载体的实验题，涉及制备流程的分析、离子方程式的书写、氧化还原反应、物质的检验、实验方案评价等，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和灵活运用知识的能力．
练习册系列答案
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对水的电离平衡不产生影响的粒子是（ ）
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C、 |
D、 |
设NA 代表阿伏加德罗常数（NA）的数值，下列说法正确的是（ ）
| A、1 mol 硫酸钾中阴离子所带电荷数为NA |
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下列说法正确的是（ ）
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D、已知：
 的△H为-384 kJ?mol-1 |
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