Question

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

（1）該過程中能循環利用的物質為                   。
（2）寫出反應器中發生反應的離子方程式                     。
（3）某研究性學習小組欲探究SO₂能否與BaCl₂溶液反應生成BaSO₃沉淀，進行如下實驗。
已知濃硫酸的沸點為338^oC，加熱時酒精燈火焰的溫度為400^oC～500^oC。
①甲同學用裝置I(如下圖)進行實驗，發現BaCl₂溶液中出現白色沉淀，且白色沉淀不溶于鹽酸，該實驗結論不能說明SO₂能與BaCl₂溶液發生反應，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乙同學設計了裝置Ⅱ(夾持裝置和A的加熱裝置略去)進行實驗，發現C中沒有出現白色沉淀。

裝置Ⅱ改進了裝置I的四處不足，請填表說明另外的三處。

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	控制反應速率

   （4）丙同學取乙同學實驗后的C中溶液少許，滴加一種無色溶液，產生不溶于鹽酸的白色沉淀，丙同學滴加的試劑可能是       (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^- + SO₄^2- + 4H⁺；（3）①揮發出的硫酸與氯化鋇反應生成BaSO₄沉淀，SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，二氧化硫和氧氣在水溶液反應生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，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，除去揮發出的H₂SO₄蒸汽；將導管末端連接硬質玻璃管，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，反應器內發生的反應為I₂ + SO₂ + 2H₂O====2I^- + SO₄^2- + 4H⁺,分離器分離出硫酸，膜反應器中發生的反應為2HII₂ + H₂。（1）由上述分析可知能循環利用的物質為I₂；（2）反應器發生反應的離子方程式為I₂ + SO₂ + 2H₂O====2I^- + SO₄^2- + 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，有可能是揮發出的H₂SO₄提供的SO₄^2-與Ba²⁺反應生成BaSO₄：SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，也有可能是溶液中溶解的氧氣與SO₂作用產生了硫酸，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中沒有出現白色沉淀，說明B中的試劑能吸收揮發出的H₂SO₄且不產生新的雜質，該試劑應是飽和NaHSO₃溶液；將導管末端連接硬質玻璃管，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是BaSO₄，故滴加一種無色溶液，發生了氧化還原反應，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元素化合物知識及實驗方案的設計、評價和改進。