Question

(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

Answer

（1）I2；（2）I2 + SO2 + 2H2O====2I- + SO42- + 4H+；（3）①挥发出的硫酸与氯化钡反应生成BaSO4沉淀，SO42-+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- + SO42- + 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- + SO42- + 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SO42-与Ba2+反应生成BaSO4：SO42-+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。

考点：以二氧化硫为载体考查相关元素化合物知识及实验方案的设计、评价和改进。