Question

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）在該過程中，使用膜反應器及時分離出HI分解產生的H₂，目的是           （用平衡移動的原理解釋）。
（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℃，加熱時酒燈火焰的溫度為400℃～500℃。
①甲同學用裝置I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，請解釋生成該白色沉淀的可能原因                        （用離子方程式表示）。
②乙同學認為甲同學的裝置不完善，設計了改進裝置II進行實驗（夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢查）。

a．打開彈簧夾通入N₂，一段時間后關閉彈簧夾；b．滴加一定量濃硫酸，加熱A，一段時間后C中未見沉淀生成。操作a的目的是                            ，裝置B中的劑是                    。
③丙同學取乙實驗后的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           （填字母編號）。
a．NaOH溶液        b．H₂O₂溶液     c．新制氯水        d．酸性KmnO₄溶液  
④裝置D中與導管連接的是硬質玻璃管，則裝置D的作用是                   。

Answer 1

（1）I₂ （2分）
（2）使平衡向正反應方向移動，提高產物的產率。（2分）
（3）① SO₄^2－＋Ba²⁺=BaSO₄↓或2Ba²⁺＋2SO₂＋O₂＋2H₂O=2BaSO₄↓＋4H⁺（2分，答對一個即給分）
② 排出裝置中的O₂（2分） 飽和NaHSO₃溶液（2分）
③ b（2分）            ④吸收尾氣并防倒吸（2分）

解析試題分析：（1）由工藝流程可知能循環利用的物質為I₂。（2）及時分離出HI分解產生的H₂，使HI的分解平衡向正反應方向移動，提高了I₂和H₂的產率。（3）本小題首先抓住已知信息“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。①白色沉淀應為BaSO₄，可能原因有二：一是揮發出的H₂SO₄提供的SO₄^2－與Ba²⁺反應生成，二是空氣中O₂的氧化所致。②操作a通入N₂目的是排出裝置中的O₂。C中未見沉淀生成，說明B中的試劑能吸收揮發出的H₂SO₄且不產生新的雜質，還不能與SO₂反應，故該試劑應是飽和NaHSO₃溶液。③乙實驗后的C中的溶液會溶有SO₂，題中不溶于鹽酸的白色沉淀應是BaSO₄，滴加一種無色溶液， 只能是H₂O₂溶液。④裝置D的作用是既能吸收未反應的SO₂防止大氣污染，又能防止NaOH溶液倒吸入裝置C中影響實驗結果。
考點：本題是以研究SO₂的性質為載體的實驗題，涉及化學平衡的移動原理的考查。