Question

19．某研究性學(xué)習(xí)小組為探究模擬工業(yè)制備硫酸的方法，設(shè)計(jì)如圖所示的一系列裝置，根據(jù)所示裝置回答下列問題：

（1）甲組探究SO₃的生成，主要設(shè)計(jì)如下的發(fā)生裝置：
①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O
②實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)V₂O₅表面紅熱后，應(yīng)將酒精燈移開一會(huì)兒后再繼續(xù)加熱，其原因是該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱，溫度過高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于三氧化的生成．
（2）乙組探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫而設(shè)計(jì)如圖所示裝置：（前面裝置與甲組裝置相同）
①裝置D和E的作用是：吸收SO₃并做對(duì)照實(shí)驗(yàn)．
②E裝置在反應(yīng)過程中出現(xiàn)氣泡，不久就出現(xiàn)了白霧，而D裝置一直沒有明顯變化，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因是：a、D中插入濃硫酸溶液的導(dǎo)管插得較深，使兩個(gè)吸收瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)差較大，而導(dǎo)致SO₃從E的水中冒了出來，與水形成酸霧；
b、濃硫酸對(duì)SO₃的吸收效果遠(yuǎn)好于水，SO₃充分被濃硫酸吸收
（3）丙組則探究的是二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，而設(shè)計(jì)圖丙所示裝置：（前面裝置與甲組相同）
①F錐形瓶中盛放的溶液可以是（選填序號(hào)）c
a、足量澄清石灰水
b、足量小蘇打溶液
c、足量氯化鋇溶液
d、足量硝酸鋇溶液
②反應(yīng)停止后，要通過裝置F錐形瓶中產(chǎn)生的白色沉淀的量測(cè)定已被氧化的二氧化硫的量時(shí)，在濾出沉淀前必須進(jìn)行一步實(shí)驗(yàn)操作是（簡(jiǎn)述過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)甲組圖中有關(guān)試劑可知，用濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫，在B裝置中通入氧氣，干燥后得氧氣和二氧化硫混合氣體，經(jīng)過C裝置，在五氧化二釩的作用下生成三氧化硫，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響答題；
（2）①裝置D和E可以吸收三氧化硫同時(shí)還可以比較濃硫酸、水分別吸收三氧化硫的情況；
②若E裝置在反應(yīng)過程中出現(xiàn)氣泡，不久就出現(xiàn)了白霧，而D裝置一直沒有明顯變化，可能是D中插入濃硫酸溶液的導(dǎo)管插得較深，使兩個(gè)吸收瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)差較大，而導(dǎo)致SO₃從E的水中冒了出來，與水形成酸霧也可能是濃硫酸對(duì)SO₃的吸收效果遠(yuǎn)好于水，SO₃充分被濃硫酸吸收；
（3）根據(jù)丙組圖可知，在前面產(chǎn)生的混合氣體中有SO₂、SO₃、O₂，經(jīng)過F裝置冷卻，吸收SO₃，F(xiàn)中可以裝氯化鋇溶液，因?yàn)镾O₃與氯化鋇能產(chǎn)生沉淀，而二氧化硫與氯化鋇沒有反應(yīng)，G中的氫氧化鈉吸收二氧化硫，F(xiàn)中的氫氧化鈉防止空氣中的二氧化碳等對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，據(jù)此答題．

解答 解：（1）根據(jù)甲組圖中有關(guān)試劑可知，用濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫，在B裝置中通入氧氣，干燥后得氧氣和二氧化硫混合氣體，經(jīng)過C裝置，在五氧化二釩的作用下生成三氧化硫，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響答題，
①根據(jù)上面的分析可知，裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
②合成三氧化硫的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，三氧化硫的產(chǎn)率降低，所以反應(yīng)過程中溫度不能過高，
故答案為：該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱，溫度過高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于三氧化的生成；
（2）①裝置D和E可以吸收三氧化硫同時(shí)還可以比較濃硫酸、水分別吸收三氧化硫的情況，
故答案為：吸收SO₃并做對(duì)照實(shí)驗(yàn)；
②若E裝置在反應(yīng)過程中出現(xiàn)氣泡，不久就出現(xiàn)了白霧，而D裝置一直沒有明顯變化，可能是D中插入濃硫酸溶液的導(dǎo)管插得較深，使兩個(gè)吸收瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)差較大，而導(dǎo)致SO₃從E的水中冒了出來，與水形成酸霧也可能是濃硫酸對(duì)SO₃的吸收效果遠(yuǎn)好于水，SO₃充分被濃硫酸吸收，
故答案為：濃硫酸對(duì)SO₃的吸收效果遠(yuǎn)好于水，SO₃充分被濃硫酸吸收；
（3）根據(jù)丙組圖可知，在前面產(chǎn)生的混合氣體中有SO₂、SO₃、O₂，經(jīng)過F裝置冷卻，吸收SO₃，F(xiàn)中可以裝氯化鋇溶液，因?yàn)镾O₃與氯化鋇能產(chǎn)生沉淀，而二氧化硫與氯化鋇沒有反應(yīng)，G中的氫氧化鈉吸收二氧化硫，F(xiàn)中的氫氧化鈉防止空氣中的二氧化碳等對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，
①根據(jù)上面的分析可知，F(xiàn)錐形瓶中盛放的溶液可以是氯化鋇溶液，澄清石灰水、小蘇打溶液、硝酸鋇溶液都是既吸收三氧化硫又吸收二氧化硫，
故選c；
②F裝置中吸收三氧化硫的，三氧化硫溶于水生成硫酸根離子，硫酸根離子與鋇離子生成硫酸鋇，根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量可以確定三氧化硫的質(zhì)量，所以要使溶液中硫酸離子充分沉淀，實(shí)驗(yàn)才準(zhǔn)確，所以在濾出沉淀前必須進(jìn)行一步實(shí)驗(yàn)操作是靜置后向上層清液中滴入氯化鋇溶液，若產(chǎn)生沉淀，繼續(xù)加入氯化鋇溶液，重復(fù)上述過程至清液中不再產(chǎn)生沉淀，
答：靜置后向上層清液中滴入氯化鋇溶液，若產(chǎn)生沉淀，繼續(xù)加入氯化鋇溶液，重復(fù)上述過程至清液中不再產(chǎn)生沉淀．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查工業(yè)接觸法制硫酸的原理，同時(shí)涉及到平衡移動(dòng)、轉(zhuǎn)化率等，重點(diǎn)考查制備過程中的注意問題和條件的選擇依據(jù)，注重對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用和遷移能力考查，難度中等．