Question

(22分)黃鐵礦(FeS2)燃燒產(chǎn)生的SO2通過下列工藝過程既能制得H2SO4，又能制得H2。

（1）該過程中能循環(huán)利用的物質(zhì)為 。

（2）寫出反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 。

（3）某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究SO2能否與BaCl2溶液反應(yīng)生成BaSO3沉淀，進行如下實驗。

已知濃硫酸的沸點為338oC，加熱時酒精燈火焰的溫度為400oC～500oC。

①甲同學(xué)用裝置I(如下圖)進行實驗，發(fā)現(xiàn)BaCl2溶液中出現(xiàn)白色沉淀，且白色沉淀不溶于鹽酸，該實驗結(jié)論不能說明SO2能與BaCl2溶液發(fā)生反應(yīng)，請解釋生成該白色沉淀的兩種可能原因(用文字和離子方程式表示)：

，

；

②乙同學(xué)設(shè)計了裝置Ⅱ(夾持裝置和A的加熱裝置略去)進行實驗，發(fā)現(xiàn)C中沒有出現(xiàn)白色沉淀。

裝置Ⅱ改進了裝置I的四處不足，請?zhí)畋碚f明另外的三處。

改進的操作或裝置(注明必要的試劑)	改進的作用
使用分液漏斗滴加濃硫酸	控制反應(yīng)速率

（4）丙同學(xué)取乙同學(xué)實驗后的C中溶液少許，滴加一種無色溶液，產(chǎn)生不溶于鹽酸的白色沉淀，丙同學(xué)滴加的試劑可能是 (填字母序號)。

a．NaOH溶液 b．H2O2溶液 C．新制氯水 d．酸性KMnO4溶液

 

Answer 1

（1）I2；（2）I2 + SO2 + 2H2O====2I- + SO42- + 4H+；（3）①揮發(fā)出的硫酸與氯化鋇反應(yīng)生成BaSO4沉淀，SO42-+Ba2+═BaSO4↓，二氧化硫和氧氣在水溶液反應(yīng)生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，2Ba2++2SO2+O2+2H2O═2BaSO4↓+4H+；②實驗前向A中通入N2，排出裝置中的O2；A、C之間添加裝有飽和亞硫酸氫鈉溶液的洗氣瓶，除去揮發(fā)出的H2SO4蒸汽；將導(dǎo)管末端連接硬質(zhì)玻璃管，二氧化硫通入氫氧化鈉溶液中，吸收多余的尾氣并防止倒吸。（4）b。

【解析】

試題分析：由題給工藝流程知，反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為I2 + SO2 + 2H2O====2I- + SO42- + 4H+,分離器分離出硫酸，膜反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為2HII2 + H2 。（1）由上述分析可知能循環(huán)利用的物質(zhì)為I2；（2）反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為I2 + SO2 + 2H2O====2I- + SO42- + 4H+；（3）①由題給信息知，“濃硫酸的沸點為338℃，加熱時酒精燈火焰的溫度為400℃～500℃”，說明濃硫酸在溫度較高時也能揮發(fā)出H2SO4蒸氣。由于BaSO3能夠溶于鹽酸，該沉淀只能是BaSO4，有可能是揮發(fā)出的H2SO4提供的SO42-與Ba2+反應(yīng)生成BaSO4：SO42-+Ba2+═BaSO4↓，也有可能是溶液中溶解的氧氣與SO2作用產(chǎn)生了硫酸，進而得到BaSO4：2Ba2++2SO2+O2+2H2O═2BaSO4↓+4H+；②對比裝置Ⅰ 、Ⅱ可知，裝置Ⅱ使用分液漏斗滴加濃硫酸，利于控制反應(yīng)速率；實驗前A中通入N2目的是排出裝置中的O2；C中沒有出現(xiàn)白色沉淀，說明B中的試劑能吸收揮發(fā)出的H2SO4且不產(chǎn)生新的雜質(zhì)，該試劑應(yīng)是飽和NaHSO3溶液；將導(dǎo)管末端連接硬質(zhì)玻璃管，二氧化硫通入氫氧化鈉溶液中，作用是吸收多余的二氧化硫，防止倒吸。（4）乙實驗后的C中的溶液會溶有SO2，不溶于鹽酸的白色沉淀應(yīng)是BaSO4，故滴加一種無色溶液，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，只能是H2O2溶液，因新制氯水是黃綠色，酸性KMnO4溶液是紫色；選：b。

考點：以二氧化硫為載體考查相關(guān)元素化合物知識及實驗方案的設(shè)計、評價和改進。