Question

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）在该过程中，使用膜反应器及时分离出HI分解产生的H₂，目的是           （用平衡移动的原理解释）。
（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℃，加热时酒灯火焰的温度为400℃～500℃。
①甲同学用装置I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，请解释生成该白色沉淀的可能原因                        （用离子方程式表示）。
②乙同学认为甲同学的装置不完善，设计了改进装置II进行实验（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检查）。

a．打开弹簧夹通入N₂，一段时间后关闭弹簧夹；b．滴加一定量浓硫酸，加热A，一段时间后C中未见沉淀生成。操作a的目的是                            ，装置B中的剂是                    。
③丙同学取乙实验后的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           （填字母编号）。
a．NaOH溶液        b．H₂O₂溶液     c．新制氯水        d．酸性KmnO₄溶液  
④装置D中与导管连接的是硬质玻璃管，则装置D的作用是                   。

Answer 1

（1）I₂ （2分）
（2）使平衡向正反应方向移动，提高产物的产率。（2分）
（3）① SO₄^2－＋Ba²⁺=BaSO₄↓或2Ba²⁺＋2SO₂＋O₂＋2H₂O=2BaSO₄↓＋4H⁺（2分，答对一个即给分）
② 排出装置中的O₂（2分） 饱和NaHSO₃溶液（2分）
③ b（2分）            ④吸收尾气并防倒吸（2分）

解析试题分析：（1）由工艺流程可知能循环利用的物质为I₂。（2）及时分离出HI分解产生的H₂，使HI的分解平衡向正反应方向移动，提高了I₂和H₂的产率。（3）本小题首先抓住已知信息“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。①白色沉淀应为BaSO₄，可能原因有二：一是挥发出的H₂SO₄提供的SO₄^2－与Ba²⁺反应生成，二是空气中O₂的氧化所致。②操作a通入N₂目的是排出装置中的O₂。C中未见沉淀生成，说明B中的试剂能吸收挥发出的H₂SO₄且不产生新的杂质，还不能与SO₂反应，故该试剂应是饱和NaHSO₃溶液。③乙实验后的C中的溶液会溶有SO₂，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO₄，滴加一种无色溶液， 只能是H₂O₂溶液。④装置D的作用是既能吸收未反应的SO₂防止大气污染，又能防止NaOH溶液倒吸入装置C中影响实验结果。
考点：本题是以研究SO₂的性质为载体的实验题，涉及化学平衡的移动原理的考查。