Question

9．二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用．二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体．无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要．完成下列填空：
（1）实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫．
写出反应的化学方程式Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．

如果硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，图中可选用的发生装置是ae （填写字母）．
（2）若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L（标准状况）二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠18.9g（保留一位小数）；如果已有4.0%亚硫酸钠（质量分数）被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠19.8 g （保留一位小数）．  
（3）实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通．石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法．石灰-石膏法的吸收反应为SO₂+Ca（OH）₂→CaSO₃↓+H₂O．吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO₃+O₂+4H₂O→2CaSO₄•2H₂O．其流程如图：
碱法的吸收反应为SO₂+2NaOH→Na₂SO₃+H₂O．碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高．其流程如图：

试剂	Ca（OH）2	NaOH
价格（元/kg）	0.36	2.9
吸收SO2的成本（元/mol）	0.027	0.232

石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是利用SO₂是酸性氧化物，可与碱反应．和碱法相比，石灰-石膏法的优点是原料易得，吸收成本低，缺点是亚硫酸钙在输送中容易造成管道堵塞，吸收速率慢，效率低．

Answer 1

分析 （1）铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫气体和水；用硫酸和亚硫酸钠制取SO₂的试剂为固态和液态，反应条件不需加热，可通过控制添加硫酸的速率来控制反应速率，结合装置可特点进行判断；
（2）由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，根据关系式及二氧化硫的物质的量计算出需要亚硫酸钠的质量；设没有变质的亚硫酸钠为100g，根据变质的质量计算出变质后溶液中亚硫酸钠的质量分数，再计算出需要变质后的亚硫酸钠的质量；
（3）根据石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的原理分析相同之处；利用题中已知信息及反应原理判断石灰-石膏法的优点和缺点．

解答 解：（1）与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
用硫酸和亚硫酸钠制取SO₂的试剂为固态和液态，反应条件不需加热，可通过控制添加硫酸的速率来控制反应速率，结合装置可知a、e可达到目的；
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；ae；
（2）由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需称取亚硫酸钠的质量为：m（Na₂SO₃）=126g•mol^-1×$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=18.9g；
设没有变质的亚硫酸钠为100g，则有4g亚硫酸钠被氧化成硫酸钠，4g亚硫酸氧化为硫酸钠后质量变为：4g×$\frac{142}{126}$=4.5g，则有4.0%亚硫酸钠被氧化为硫酸钠的样品中亚硫酸钠的质量分数为：$\frac{100g-4g}{100g-4g+4.5g}$×100%=95.5%，
因此称取变质后样品的质量应为：$\frac{18.9g}{95.5%}$=19.8g；
故答案为：18.9；19.8；
（3）石灰-石膏法与碱法吸收SO₂都是利用SO₂是酸性氧化物可与碱反应的性质来吸收SO₂的；利用题中已知和有关信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等；由于吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，所以缺点为亚硫酸钙在输送中容易造成管道堵塞，导致吸收速率慢、效率低，
故答案为：利用SO₂是酸性氧化物，可与碱反应；原料易得，吸收成本低；亚硫酸钙在输送中容易造成管道堵塞，吸收速率慢，效率低．

点评 本题考查了制备气体实验装置的选择方法、含硫化合物性质及综合应用，题目难度中等，注意掌握化学实验基本操作方法，明确反应原理为解答关键．