Question

二氧化硫是硫的重要化合物，在生產、生活中有廣泛應用。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生產，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制取二氧化硫。

如果用硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫，并希望能控制反應速度，上圖中可選用的發生裝置是         (填寫字母)。
(2)若用硫酸和亞硫酸鈉反應制取3.36L(標準狀況)二氧化硫，至少需要稱取亞硫酸鈉      g(保留一位小數)；如果已有4.0%亞硫酸鈉(質量分數)，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)。
(3)實驗室二氧化硫尾氣吸收與工業煙氣脫硫的化學原理相通。
石灰—石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法。石灰-石膏法的吸收反應為：SO₂+Ca(OH)₂=CaSO₃↓+H₂O。吸收產物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，反應為2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄·2H₂O。其流程如下圖：


堿法的吸收反應為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O。堿法的特點是氫氧化鈉堿性強、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原理相同之處是                 。和堿法相比，石灰-石膏法的優點是             ，缺點是                。
(4)在石灰-石膏法和堿法的基礎上，設計一個改進的、能實現物料循環的煙氣脫硫方案(用流程圖表示)。

Answer 1

(1)用硫酸和亞硫酸鈉制取SO₂的試劑為固態和液態，反應條件不需加熱，可通過控制添加硫酸的速率來控制反應速率，結合裝置可知a、e可達到目的；
(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量變為4.5g，則有4.0%亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉的樣品中，亞硫酸鈉的質量分數為95.5%，因此稱取樣品的質量為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的性質來吸收SO₂的；利用題中已知和有關信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等，但因Ca(OH)₂堿性弱，導致吸收速率慢、效率低；
(4)依據上述流程操作存在的缺點，能實現物料循環的煙氣脫硫方案