Question

二氧化硫是硫的重要化合物，在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要?dú)怏w。無論是實(shí)驗(yàn)室制備還是工業(yè)生產(chǎn)，二氧化硫尾氣吸收或煙氣脫硫都非常重要。完成下列填空：

(1)實(shí)驗(yàn)室可用銅和濃硫酸加熱或硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫。

如果用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫，并希望能控制反應(yīng)速度，圖中可選用的發(fā)生裝置是　ae　(填寫字母)。

(2)若用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)二氧化硫，至少需要稱取亞硫酸鈉　18.9　 g(保留一位小數(shù))；如果已有4.0%亞硫酸鈉(質(zhì)量分?jǐn)?shù))被氧化成硫酸鈉，則至少需稱取該亞硫酸鈉　19.8　 g (保留一位小數(shù))。

(3)實(shí)驗(yàn)室二氧化硫尾氣吸收與工業(yè)煙氣脫硫的化學(xué)原理相通。石灰－石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法。石灰－石膏法的吸收反應(yīng)為SO₂＋Ca(OH)₂===CaSO₃↓＋H₂O。吸收產(chǎn)物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，反應(yīng)為2CaSO₃＋O₂＋4H₂O===2CaSO₄·2H₂O。其流程如下圖：

堿法的吸收反應(yīng)為SO₂＋2NaOH===Na₂SO₃＋H₂O。堿法的特點(diǎn)是氫氧化鈉堿性強(qiáng)、吸收快、效率高。其流程如下圖：

已知：

試劑	Ca(OH)2	NaOH
價(jià)格(元/kg)	0.36	2.90
吸收SO2的成本(元/mol)	0.027	0.232

石灰－石膏法和堿法吸收二氧化硫的化學(xué)原理相同之處是 　利用SO₂是酸性氧化物，可與堿反應(yīng)　。和堿法相比，石灰－石膏法的優(yōu)點(diǎn)是　原料易得，吸收成本低　，缺點(diǎn)是　吸收速率慢，效率低　。21·世紀(jì)*教育網(wǎng)

(4)在石灰－石膏法和堿法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)改進(jìn)的、能實(shí)現(xiàn)物料循環(huán)的煙氣脫硫方案(用流程圖表示)。

Answer 1

(1)ae　(2)18.9　19.8　(3)利用SO₂是酸性氧化物，可與堿反應(yīng)　原料易得，吸收成本低　吸收速率慢，效率低　(4)

解析：(1)用硫酸和亞硫酸鈉制取SO₂的試劑為固態(tài)和液態(tài)，反應(yīng)條件不需加熱，可通過控制添加硫酸的速率來控制反應(yīng)速率，結(jié)合裝置可知a、e可達(dá)到目的。(2)由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需稱取m(Na₂SO₃)＝126 g·mol^－1×3.36 L/22.4 L·mol^－1＝18.9 g；4 g亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉后質(zhì)量變?yōu)?4×142)/126＝4.5 g，則有4.0%亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉的樣品中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：96/100.5＝95.5%，因此稱取變質(zhì)樣品的質(zhì)量應(yīng)為：18.9g÷95.5%＝19.8 g。(3)石灰－石膏法與堿法吸收SO₂都是利用SO₂是酸性氧化物可與堿反應(yīng)的性質(zhì)來吸收SO₂的；利用題中已知和有關(guān)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堿性弱，導(dǎo)致吸收速率慢、效率低。