Question

19．SO₂是常見的大氣污染物，燃煤是產生SO₂的主要原因．工業上有多種方法可以減少SO₂的排放．
（1）往煤中添加一些石灰石，可使燃煤過程中產生的SO₂轉化成硫酸鈣．該反應的化學方程式是2CaCO₃+2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂．
（2）可用多種溶液做燃煤煙氣中SO₂的吸收液．
①分別用等物質的量濃度的Na₂SO₃溶液和NaOH溶液做吸收液，當生成等物質的量NaHS0₃時，兩種吸收液體積比V（Na₂SO₃）：V（NaOH）=1：2．
②NaOH溶液吸收了足量的SO₂后會失效，可將這種失效的溶液與一定量的石灰水溶液充分反應后過濾，使NaOH溶液再生，再生過程的離子方程式是Ca²⁺+OH^-+HSO₃^-=CaSO₃↓+H₂O．
（3）甲同學認為BaCl₂溶液可以做SO₂的吸收液．為此甲同學設計如下實驗（夾持裝置和加熱裝置如圖1，氣密性已檢驗）：
已知：Na₂SO₃（固體）+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，反應開始后，A中Na₂SO₃固體表面有氣泡產生同時有白霧生成；B中有白色沉淀．甲認為B中白色沉淀是SO₂與BaCl₂溶液反應生成的BaSO₃，所以BaCl₂溶液可做SO₂吸收液．乙同學認為B中的白色沉淀是BaSO₄，產生BaSO₄的原因是：2A中產生的白霧是濃硫酸的酸霧，進入B中與BaCl₂溶液反應生成BaSO₄沉淀．
②A中產生的SO₂與裝置內空氣中的O₂進入B中與BaCl₂溶液反應生成BaSO₄沉淀．為證明SO₂與BaCl₂溶液不能得到BaSO₃沉淀，乙同學對甲同學的實驗裝置做了如下改動并實驗（夾持裝置和加熱裝置如圖2，氣密性已檢驗）：反應開始后，A中Na₂SO₃固體表面有氣泡產生同時有白霧生成；B、C試管中除了有氣泡外，未見其它現象；D中紅色褪去．
③試管B中試劑是飽和NaHSO₃溶液；滴加濃硫酸之前的操作是打開彈簧夾，通入N₂，一段時間后關閉彈簧夾．
④通過甲乙兩位同學的實驗，得出的結論是：SO₂與BaCl₂溶液不能得到BaSO₃沉淀；不能用BaCl₂溶液做吸收SO₂的吸收液．

Answer 1

分析 （1）根據反應物、生成物和反應條件書寫化學方程式；
（2）①根據Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃，NaOH+SO₂═NaHSO₃分析解答；
②NaOH溶液吸收了足量的SO₂后生成NaHSO₃，與一定量的石灰水溶液充分反應生成亞硫酸鈣、氫氧化鈉、水；
（3）②二氧化硫具有還原性易被氧氣氧化成三氧化硫，三氧化硫與水反應生成硫酸，與BaCl₂溶液反應生成BaSO₄沉淀；
③為證明SO₂與BaCl₂溶液不能得到BaSO₃沉淀，可通入氮氣排出裝置中的氧氣．

解答 解：（1）根據題意，碳酸鈣與二氧化硫、氧氣在高溫條件下反應生成硫酸鈣，同時生成二氧化碳，所以反應的方程式為：2CaCO₃+2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂，
故答案為：2CaCO₃+2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂；
（2）①假設生成的NaHSO₃物質的量都為2mol，Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃，吸收的二氧化硫的物質的量為2mol，需1molNa₂SO₃，NaOH+SO₂═NaHSO₃，吸收的二氧化硫的物質的量也為2mol，需2molNaOH，假設Na₂SO₃溶液和NaOH溶液的物質的量濃度都為Cmol/L，兩種吸收液體積比V（Na₂SO₃）：V（NaOH）=$\frac{1}{C}$：$\frac{2}{C}$=1：2，
故答案為：1：2；
②NaOH溶液吸收了足量的SO₂發生反應：NaOH+SO₂═NaHSO₃，與一定量的石灰水溶液充分反應NaHSO₃+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+NaOH+H₂O，離子反應為：Ca²⁺+OH^-+HSO₃^-=CaSO₃↓+H₂O，使NaOH溶液再生，
故答案為：Ca²⁺+OH^-+HSO₃^-=CaSO₃↓+H₂O；
（3）②二氧化硫具有還原性易被氧氣氧化成三氧化硫，與BaCl₂溶液反應，三氧化硫與水反應生成硫酸，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，
故答案為：A中產生的SO₂與裝置內空氣中的O₂進入B中與BaCl₂溶液反應生成BaSO₄沉淀；
③滴加濃硫酸之前打開彈簧夾，通入N₂，排出裝置中的氧氣，然后滴加濃硫酸，Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，A中產生的白霧是濃硫酸的酸霧，所以B中的試劑是飽和NaHSO₃，除去白霧，
故答案為：飽和NaHSO₃；打開彈簧夾，通入N₂，一段時間后關閉彈簧夾．

點評 本題考查了二氧化硫性質的實驗驗證分析判斷，物質性質的分析，裝置特征的判斷，反應條件的應用是解題關鍵，題目難度中等．