Question

近年來，為提高能源利用率，西方提出共生理念——為提高經濟效益，人類生產活動盡可能多功能化．共生工程將會大大促進化學工業的發展．

（1）由于共生工程的應用，利用發電廠產生的SO₂制成自發電池，其電池反應方程式為：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，該電池電動勢為1.06V．實際過程中，將SO₂通入電池的       極（填“正”或“負”），負極反應式為      ．用這種方法處理SO₂廢氣的優點是      ．

（2）以硫酸工業的SO₂尾氣、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氫銨和氯化鉀等為原料，可以合成有重要應用價值的硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸銨等物質．合成路線如下：

①生產中，向反應Ⅱ中的溶液中加入適量還原性很強的對苯二酚等物質，其目的是      ．

②下列有關說法正確的是      ．

A．反應Ⅰ中需鼓入足量空氣，以保證二氧化硫充分氧化生成硫酸鈣

B．反應Ⅲ中發生反應的化學方程式為CaSO₄＋4C CaS＋4CO↑

C．反應Ⅳ需控制在60～70℃，目的之一是減少碳酸氫銨的分解

D．反應Ⅴ中的副產物氯化銨可用作氮肥

③反應Ⅴ中選用了40%的乙二醇溶液做溶劑，溫度控制在25℃，此時硫酸鉀的產率超過90%，選用40%的乙二醇溶液做溶劑的原因是      ．

④（NH₄)₂SO₃可用于電廠等煙道氣中脫氮，將氮氧化物轉化為氮氣，同時生成一種氮肥，形成共生系統．寫出二氧化氮與亞硫酸銨反應的化學方程式      ．

 

Answer 1

【答案】

（共15分）

（1） 負（2分）     SO₂＋2H₂O－2e^－＝SO₄^2－＋4H^＋  （2分）

利用上述電池，可回收大量有效能，副產品為H₂SO₄，減少環境污染，實現（能質）共生。（2分）

（2）①防止亞硫酸銨被氧化（1分）         ②ABCD（4分）

③K₂SO₄在有機溶劑乙二醇中溶解度小，能充分析出（2分） 

④4(NH₄)₂SO₃＋2NO₂＝4(NH₄)₂SO₄＋N₂（2分）

【解析】

試題分析：

   （1）原電池負極發生氧化反應，正極發生還原反應，依據元素化合價變化可知，二氧化硫中硫元素化合價升高，失電子發生氧化反應。因此應將SO₂通入電池的負極，電極反應為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；此方法的優點是污染小，生成產物可以循環利用，可以回收有效能；

（2）①向反應II中的溶液中加入適量還原性很強的對苯二酚等物質，防止亞硫酸根被氧化，以更好的得到亞硫酸銨晶體；

②A、依據流程圖結合反應生成物分析，過量的空氣把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣，正確；

B、依據流程圖中的反應物和生成物，結合元素化合價變化分析，正確；

C、防止碳酸氫銨在溫度過高時分解得不到需要的目標產物，正確；

D、氯化銨是一種氮肥，正確；

③硫酸鉀在40%的乙二醇溶液中溶解度比在水中的小，有利于析出；

④二氧化氮具有強氧化性能氧化亞硫酸銨，生成硫酸銨，本身被還原為氮氣，原子守恒配平書寫出的化學方程式為：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂；

考點：考查了二氧化硫的污染及治理，原電池和電解池的工作原理，物質的制備流程分析，反應產物判斷，反應條件的選擇和原因等相關知識，培養學生仔細審讀題意的能力。