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氣體。無論是實驗室制備還是工業(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)實驗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，上圖中可選用的發(fā)生裝置是         (填寫字母)。

(2)若用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)二氧化硫，至少需要稱取亞硫酸鈉       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        g(保留一位小數(shù))。

(3)實驗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(xué)原理相同之處是                  。和堿法相比，石灰-石膏法的優(yōu)點是              ，缺點是                 。

(4)在石灰-石膏法和堿法的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個改進(jìn)的、能實現(xiàn)物料循環(huán)的煙氣脫硫方案(用流程圖表示)。

 

Answer 1

 

【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)     H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2+H2O

                  126g         22.4L

                   m           3.36L

                   m=18.9g

4g亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉后的質(zhì)量變?yōu)?.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(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.5%，因此稱取樣品的質(zhì)量為19.8g。

(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；

(4)依據(jù)上述流程操作存在的缺點，能實現(xiàn)物料循環(huán)的煙氣脫硫方案