- 二氧化硫的性质
- 共1978题
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。
如果用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，上图中可选用的发生装置是 (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 g(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 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。其流程如下图：
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。其流程如下图：
已知：
石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是 。和碱法相比，石灰-石膏法的优点是 ，缺点是 。
(4)在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案(用流程图表示)。
正确答案
(1)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；
(2) H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2+H2O
126g 22.4L
m 3.36L
m=18.9g
4g亚硫酸钠被氧化为硫酸钠后的质量变为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95.5%，因此称取样品的质量为19.8g。
(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，但因Ca(OH)2碱性弱，导致吸收速率慢、效率低；
(4)依据上述流程操作存在的缺点，能实现物料循环的烟气脱硫方案
（16分）某研究性学习小组为研究铁粉与浓硫酸反应所生成气体的成份并测定各气体的含量，进行了如下实验：
【实验推测】足量的铁粉与浓硫酸反应能生成SO2和H2两种气体。
(1)该小组作出此推测的理由是： 。
【实验准备】a．供选择的药品：铁粉、浓硫酸、氧化铜粉末、0.2 mol/L的H2C2O4标准溶液、0.1 mol/L的酸性KMnO4标准溶液、酸碱指示剂。
b．实验装置设计及组装(加热及夹持装置均已略去)
【实验过程及数据处理】
(2)B中发生反应的离子方程式为： 。
(3)实验前先通入一段时间的N2，其目的是 。
(4)B、C、D中所盛试剂均足量，则证实生成的气体中同时存在SO2和H2的现象是
。
(5)A中反应结束后，继续通N2使A中生成的气体全部赶出，待B、D中反应完全后，先后三次取用B中反应后的溶液于锥形瓶中，每次取用25 mL，用H2C2O4标准溶液进行滴定。
①H2C2O4标准溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式如下，请将该方程式完成并配平。
( )H2C2O4+( )MnO4- +( )H+ ＝( )Mn2+ +( ) H2O+( ) ( )
②滴定达到终点时的现象是 。
③重复滴定两次，平均每次耗用H2C2O4标准溶液15.63 mL，则铁与浓硫酸反应产生的SO2气体的物质的量为 ；经称量，实验前后装置D的质量减少0.9 g，则产生的气体中SO2的体积分数为 。
正确答案
（16分）(1)在加热的条件下浓硫酸与Fe反应生成SO2，随着反应的进行，硫酸浓度变稀，与Fe反应生成H2
(2) 5SO2+2MnO4-+2H2O＝5SO42-+2Mn2++4H+
(3) 排除装置中的空气，防止H2与空气混合受热发生爆炸。
(4) B瓶中溶液紫红色变浅说明生成了SO2，D中黑色粉末变红说明生成了H2。(答对一种得1分)
(5) ①5、2、6、2、8、10CO2
②滴入最后一滴H2C2O4溶液时KMnO4溶液的紫红色褪去且半分钟之内不恢复。
③0.025 mol， 33.3%
（1）由于在加热的条件下浓硫酸与Fe反应生成SO2，随着反应的进行，硫酸浓度变稀，
与Fe反应生成H2。
（2）酸性高锰酸钾溶液具有氧化性，能氧化SO2，所以方程式为5SO2+2MnO4-+2H2O＝5SO42-+2Mn2++4H+。
（3）由于空气中含有氧气，在加热的条件下容易和氢气发生爆炸，所以通入氮气是为了排除装置中的空气，防止H2与空气混合受热发生爆炸。
（4）SO2具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。氢气具有还原性，能使黑色氧化铜还原成红色的铜。
（5）①在反应中1mol高锰酸钾得到5mol电子，草酸中碳的化合价是＋3价，氧化产物是CO2，所以1mol草酸能失去2mol电子，因此氧化剂和还原剂的物质的量之比是2︰5，所以方程式为5H2C2O4+2MnO4- +6H+ ＝2Mn2+ +8H2O+10CO2。
②由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以终点时的现象是滴入最后一滴H2C2O4溶液时KMnO4溶液的紫红色褪去且半分钟之内不恢复。
③消耗草酸的物质的量是0.01563L×0.2 mol/L=0.003126mol，所以消耗高锰酸钾是
0.0012504mol，所以剩余高锰酸钾是0.0012504mol×8＝0.01mol，则与SO2反应的高锰酸钾
是0.02mol－0.01mol＝0.01mol，所以SO2是0.025mol。D的质量减少0.9 g，则根据反应式
CuO＋H2
浓硫酸有强氧化性，铁在冷的浓硫酸中能发生钝化。某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解，并产生大量气体。请你协助他们探究所得气体的成分。
Ⅰ【提出猜想】
猜想1：所得气体中可能是SO2。 猜想2：所得气体中可能是__________。
猜想3：所得气体中可能是_______的混合气体。
Ⅱ【实验探究】
（1）将所得气体通入如下装置
证明猜想3正确的实验现象是___________、______________、________________。
（2）点燃余下的气体前，必须要进行的操作是_________________________________。
（3）写出浓硫酸表现出强氧化性的化学反应方程式_____________________________。
（4）如果把一定量的铁与浓硫酸加热时产生的气体通过装有过量Na2O2粉末的玻璃管，则玻璃管中反应的生成物可能含有(填化学式)__________________ ___________ _。
正确答案
Ⅰ猜想2：H2 猜想3：SO2和H2
Ⅱ（1）甲中KMnO4溶液褪色，乙中KMnO4溶液颜色不变(或变浅但不完全褪色)；试管中收集到无色气体
（2）验纯
（3）2Fe＋6H2SO4
试题分析：Ⅰ：铁是比较活泼的金属。比较活泼的金属与酸反应置换出氢气。所以猜想2的气体可能是H2。浓硫酸是氧化性的酸，反应开始时首先是浓硫酸与铁发生氧化还原反应2Fe＋6H2SO4（浓）
（8分）已知溶液中：还原性HSO3－>I－，氧化性IO3－> I2 > SO42－。在含3 molNa
试回答下列问题：
（1）写出a点反应的离子方程式_____。
（2）写出b点到c点反应的离子方程式_________。
（3）当溶液中的I－为0．4 mol时，加入的KIO3为_________mol 。
（4）若往100 mL1mol/L的KIO3溶液中滴加NaHSO3溶液，反应开始时的离子方程式为__________。
正确答案
略
（15分）工业制硫酸的尾气中含较多的SO2，为防止污染空气，回收利用SO2，工业上常用氨水吸收法处理尾气。某校化学兴趣小组的同学为确定该方法所得固体的成分，称取该固体四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的硫酸溶液50 mL，产生SO2的体积（标准状况）如下表（实验时设法使水中溶解的SO2几乎完全逸出）：
⑴上述四组实验中，SO2体积与固体的质量之比相同的组别有__________________；由第①组实验中的SO2体积与固体的质量之比，可以推算用6.945 g该固体进行同样的实验时，产生SO2_________mL(标准状况)；根据表中 两组数据变化可确认该固体中一定含有(NH4)2SO3。
⑵另取9.260 g该固体与足量的熟石灰共热，收集到标准状况的氨气的体积为3136 mL，则该固体的成分除(NH4)2SO3外还有___________（填化学式），该实验中使用的硫酸的物质的量浓度为_______________。
正确答案
⑴①②③；1008 mL；③④；（每空3分，共9分）
⑵(NH4)2SO4、NH4HSO3； 2.5 mol•L-1（共6分）
（1）根据表中数据可知①②③中SO2体积与固体的质量之比相同，都是根据第①组实验中的SO2体积与固体的质量之比可知，6.945 g该固体生成的SO2是6.945 g/9.260g×1344ml＝1008 mL；根据③④可知，增加固体的质量，生成上网SO2反而减少，这说明固体中一定含有亚硫酸铵。由于亚硫酸铵与酸反应是分步进行的，如果酸不足，则生成的SO2就少。
（2）解法一：设9.260 g固体中(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4的物质的量分别为x、y、z
则 x ＋ y =" 0.06" 2x ＋ y ＋z = 0.14 116x ＋ 99y ＋ 132z =" 9.26" g
解得：x =" 0.04" mol y =" 0.02" mol z="0.02" mol
第④组固体质量是第①组固体质量3.5倍，则第④组固体中(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4的物质的量分别为0.14 mol、0.07 mol、0.07 mol
消耗的硫酸的物质的量：n(H2SO4)=
则c(H2SO4)=" 2.5" mol•L-1
解法二：第④组中硫酸一定没有剩余，反应后所得溶液中含(NH4)2SO4和NH4HSO3
第④组中固体含S为
反应后所得溶液中含NH4HSO3为：
则据电荷守恒得，所得溶液中含SO42—的物质的量为：（0.49 mol-0.1 mol）/2="0.195" mol
原固体中含(NH4)2SO4的0.02 mol×3.5 =" 0.07" mol
∴H2SO4的物质的量为0.195 mol－0.07 mol =" 0.125" mol ∴c(H2SO4)=" 2.5" mol•L-1（其他合理解法均给分）
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