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　ae　(填写字母)。

(2)若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36 L(标准状况)二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠　18.9　 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　19.8　 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	2.90
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 　利用SO₂是酸性氧化物，可与碱反应　。和碱法相比，石灰－石膏法的优点是　原料易得，吸收成本低　，缺点是　吸收速率慢，效率低　。21·世纪*教育网

(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

(1)ae　(2)18.9　19.8　(3)利用SO₂是酸性氧化物，可与碱反应　原料易得，吸收成本低　吸收速率慢，效率低　(4)

解析：(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)＝126 g·mol^－1×3.36 L/22.4 L·mol^－1＝18.9 g；4 g亚硫酸钠氧化为硫酸钠后质量变为(4×142)/126＝4.5 g，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%＝19.8 g。(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。