Question

9．二氧化硫是硫的重要化合物，在生產、生活中有廣泛應用．二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要氣體．無論是實驗室制備還是工業生產，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）實驗室可用銅和濃硫酸加熱或硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫．
寫出反應的化學方程式Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．

如果硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫，并希望能控制反應速度，圖中可選用的發生裝置是ae （填寫字母）．
（2）若用硫酸和亞硫酸鈉反應制取3.36L（標準狀況）二氧化硫，至少需要稱取亞硫酸鈉18.9g（保留一位小數）；如果已有4.0%亞硫酸鈉（質量分數）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）．  
（3）實驗室二氧化硫尾氣吸收與工業煙氣脫硫的化學原理相通．石灰-石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法．石灰-石膏法的吸收反應為SO₂+Ca（OH）₂→CaSO₃↓+H₂O．吸收產物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，反應為2CaSO₃+O₂+4H₂O→2CaSO₄•2H₂O．其流程如圖：
堿法的吸收反應為SO₂+2NaOH→Na₂SO₃+H₂O．堿法的特點是氫氧化鈉堿性強、吸收快、效率高．其流程如圖：

試劑	Ca（OH）2	NaOH
價格（元/kg）	0.36	2.9
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原理相同之處是利用SO₂是酸性氧化物，可與堿反應．和堿法相比，石灰-石膏法的優點是原料易得，吸收成本低，缺點是亞硫酸鈣在輸送中容易造成管道堵塞，吸收速率慢，效率低．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硫酸在加熱條件下反應生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水；用硫酸和亞硫酸鈉制取SO₂的試劑為固態和液態，反應條件不需加熱，可通過控制添加硫酸的速率來控制反應速率，結合裝置可特點進行判斷；
（2）由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，根據關系式及二氧化硫的物質的量計算出需要亞硫酸鈉的質量；設沒有變質的亞硫酸鈉為100g，根據變質的質量計算出變質后溶液中亞硫酸鈉的質量分數，再計算出需要變質后的亞硫酸鈉的質量；
（3）根據石灰-石膏法和堿法吸收二氧化硫的原理分析相同之處；利用題中已知信息及反應原理判斷石灰-石膏法的優點和缺點．

解答 解：（1）與濃硫酸在加熱條件下反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
用硫酸和亞硫酸鈉制取SO₂的試劑為固態和液態，反應條件不需加熱，可通過控制添加硫酸的速率來控制反應速率，結合裝置可知a、e可達到目的；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；ae；
（2）由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需稱取亞硫酸鈉的質量為：m（Na₂SO₃）=126g•mol^-1×$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=18.9g；
設沒有變質的亞硫酸鈉為100g，則有4g亞硫酸鈉被氧化成硫酸鈉，4g亞硫酸氧化為硫酸鈉后質量變為：4g×$\frac{142}{126}$=4.5g，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量分數為：$\frac{100g-4g}{100g-4g+4.5g}$×100%=95.5%，
因此稱取變質后樣品的質量應為：$\frac{18.9g}{95.5%}$=19.8g；
故答案為：18.9；19.8；
（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的性質來吸收SO₂的；利用題中已知和有關信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等；由于吸收產物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，所以缺點為亞硫酸鈣在輸送中容易造成管道堵塞，導致吸收速率慢、效率低，
故答案為：利用SO₂是酸性氧化物，可與堿反應；原料易得，吸收成本低；亞硫酸鈣在輸送中容易造成管道堵塞，吸收速率慢，效率低．

點評 本題考查了制備氣體實驗裝置的選擇方法、含硫化合物性質及綜合應用，題目難度中等，注意掌握化學實驗基本操作方法，明確反應原理為解答關鍵．