题目

题型：不详难度：来源：

(22分)黄铁矿(FeS₂)燃烧产生的SO₂通过下列工艺过程既能制得H₂SO₄，又能制得H₂。

（1）该过程中能循环利用的物质为                   。
（2）写出反应器中发生反应的离子方程式                     。
（3）某研究性学习小组欲探究SO₂能否与BaCl₂溶液反应生成BaSO₃沉淀，进行如下实验。
已知浓硫酸的沸点为338^oC，加热时酒精灯火焰的温度为400^oC～500^oC。
①甲同学用装置I(如下图)进行实验，发现BaCl₂溶液中出现白色沉淀，且白色沉淀不溶于盐酸，该实验结论不能说明SO₂能与BaCl₂溶液发生反应，请解释生成该白色沉淀的两种可能原因(用文字和离子方程式表示)：
                                                                       ，
                                                                       ；
②乙同学设计了装置Ⅱ(夹持装置和A的加热装置略去)进行实验，发现C中没有出现白色沉淀。

装置Ⅱ改进了装置I的四处不足，请填表说明另外的三处。

改进的操作或装置(注明必要的试剂)	改进的作用
使用分液漏斗滴加浓硫酸	控制反应速率

   （4）丙同学取乙同学实验后的C中溶液少许，滴加一种无色溶液，产生不溶于盐酸的白色沉淀，丙同学滴加的试剂可能是       (填字母序号)。
a．NaOH溶液    b．H₂O₂溶液    C．新制氯水   d．酸性KMnO₄溶液

答案

（1）I₂；（2）I₂ + SO₂ + 2H₂O====2I^- + SO₄^2- + 4H⁺；（3）①挥发出的硫酸与氯化钡反应生成BaSO₄沉淀，SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，二氧化硫和氧气在水溶液反应生成硫酸，硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺；②实验前向A中通入N₂，排出装置中的O₂；A、C之间添加装有饱和亚硫酸氢钠溶液的洗气瓶，除去挥发出的H₂SO₄蒸汽；将导管末端连接硬质玻璃管，二氧化硫通入氢氧化钠溶液中，吸收多余的尾气并防止倒吸。（4）b。

解析

试题分析：由题给工艺流程知，反应器内发生的反应为I₂ + SO₂ + 2H₂O====2I^- + SO₄^2- + 4H⁺,分离器分离出硫酸，膜反应器中发生的反应为2HII₂ + H₂。（1）由上述分析可知能循环利用的物质为I₂；（2）反应器发生反应的离子方程式为I₂ + SO₂ + 2H₂O====2I^- + SO₄^2- + 4H⁺；（3）①由题给信息知，“浓硫酸的沸点为338℃，加热时酒精灯火焰的温度为400℃～500℃”，说明浓硫酸在温度较高时也能挥发出H₂SO₄蒸气。由于BaSO₃能够溶于盐酸，该沉淀只能是BaSO₄，有可能是挥发出的H₂SO₄提供的SO₄^2-与Ba²⁺反应生成BaSO₄：SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，也有可能是溶液中溶解的氧气与SO₂作用产生了硫酸，进而得到BaSO₄：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺；②对比装置Ⅰ 、Ⅱ可知，装置Ⅱ使用分液漏斗滴加浓硫酸，利于控制反应速率；实验前A中通入N₂目的是排出装置中的O₂；C中没有出现白色沉淀，说明B中的试剂能吸收挥发出的H₂SO₄且不产生新的杂质，该试剂应是饱和NaHSO₃溶液；将导管末端连接硬质玻璃管，二氧化硫通入氢氧化钠溶液中，作用是吸收多余的二氧化硫，防止倒吸。（4）乙实验后的C中的溶液会溶有SO₂，不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO₄，故滴加一种无色溶液，发生了氧化还原反应，只能是H₂O₂溶液，因新制氯水是黄绿色，酸性KMnO₄溶液是紫色；选：b。