Question

(22分)黃鐵礦(FeS₂)燃燒產(chǎn)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(huán)利用的物質(zhì)為                   。
（2）寫出反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式                     。
（3）某研究性學(xué)習小組欲探究SO₂能否與BaCl₂溶液反應(yīng)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(xué)用裝置I(如下圖)進行實驗，發(fā)現(xiàn)BaCl₂溶液中出現(xiàn)白色沉淀，且白色沉淀不溶于鹽酸，該實驗結(jié)論不能說明SO₂能與BaCl₂溶液發(fā)生反應(yīng)，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(xué)設(shè)計了裝置Ⅱ(夾持裝置和A的加熱裝置略去)進行實驗，發(fā)現(xiàn)C中沒有出現(xiàn)白色沉淀。

裝置Ⅱ改進了裝置I的四處不足，請?zhí)畋碚f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(yīng)速率

   （4）丙同學(xué)取乙同學(xué)實驗后的C中溶液少許，滴加一種無色溶液，產(chǎn)生不溶于鹽酸的白色沉淀，丙同學(xué)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(fā)出的硫酸與氯化鋇反應(yīng)生成BaSO₄沉淀，SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，二氧化硫和氧氣在水溶液反應(yīng)生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應(yīng)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(fā)出的H₂SO₄蒸汽；將導(dǎo)管末端連接硬質(zhì)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(yīng)器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為I₂ + SO₂ + 2H₂O====2I^- + SO₄^2- + 4H⁺,分離器分離出硫酸，膜反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為2HII₂ + H₂。（1）由上述分析可知能循環(huán)利用的物質(zhì)為I₂；（2）反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)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(fā)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(fā)出的H₂SO₄提供的SO₄^2-與Ba²⁺反應(yīng)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(chǎn)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(yīng)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(xiàn)白色沉淀，說明B中的試劑能吸收揮發(fā)出的H₂SO₄且不產(chǎn)生新的雜質(zhì)，該試劑應(yīng)是飽和NaHSO₃溶液；將導(dǎo)管末端連接硬質(zhì)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(yīng)是BaSO₄，故滴加一種無色溶液，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，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(guān)元素化合物知識及實驗方案的設(shè)計、評價和改進。