Question

6．某硫酸廠以含有SO₂的尾氣、氨水等為原料，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）寫出反應Ⅲ的化學方程式：CaSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+4CO↑
（2）下列有關說法正確的是ACD（填字母）．
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Ⅱ和反應Ⅲ的基本反應類型相同
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）（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：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=N₂+4（NH₄）₂SO₄．
（4）很多硫酸廠為回收利用SO₂，直接用氨水吸收法處理尾氣．
①用15.0mL2.0mol•L-1氨水吸收標準狀況下448mLSO₂，吸收液中的溶質為NH₄HSO₃、（NH₄）₂SO₃
②某同學用酸性KMnO₄溶液滴定上述吸收液，當達到滴定終點時，消耗KMnO₄溶液25.00mL，則酸性KMnO₄溶液中，c（KMnO₄）=0.32mol/L
（5）氨氣用途廣泛，可以直接用于燃料電池，如圖是用氨水作燃料的燃料電池的工作原理．

氨氣燃料電池的電解質溶液最好選擇堿性 （填“酸性”“堿性”或“中性”）溶液，氮氣燃料電池的反應是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體和水，該電池總反應的化學方程式是4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，負極的電極反應式是2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據題中的流程可知，反應Ⅲ是硫酸鈣與焦碳高溫條件下反應生成硫化鈣和一氧化碳；
（2）A．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；
B．反應Ⅲ化學方程式為：CaSO₄+4C=CaS+4CO↑，是氧化還原反應，反應Ⅱ為二氧化硫與氨水的反應，是復分解反應；
C．防止碳酸氫銨在溫度過高時分解；
D．氯化銨是一種氮肥；
（3）（NH₄ ）₂SO₃與氮氧化物生成氮氣，根據電子得失守恒可知，同時生成一種氮肥應為硫酸銨，據此書寫化學方程式；
（4）①氨氣與二氧化硫按1：1反應生成亞硫酸氫銨，按2：1反應生成亞硫酸銨，據此判斷；
②根據電子得失守恒有關系式5SO₂～2KMnO₄，根據SO₂的物質的量計算KMnO₄的物質的量，進而計算c（KMnO₄）；
（5）氨氣是堿性氣體；生成的無毒氣體時N₂，據此書寫化學方程式；負極發生還原反應，氨氣在負極反應，注意時堿性環境．

解答 解：（1）根據題中的流程可知，反應Ⅲ是硫酸鈣與焦碳高溫條件下反應生成硫化鈣和一氧化碳，反應方程式為CaSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+4CO↑，
故答案為：CaSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+4CO↑；
（2）A．過量的空氣把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣，故A正確；
B．反應Ⅲ化學方程式為：CaSO₄+4C=CaS+4CO↑，是氧化還原反應，反應Ⅱ為二氧化硫與氨水的反應，是復分解反應，所以反應類型不同，故B錯誤；
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，故C正確；
D、氯化銨含N元素，是一種氮肥，故D正確；
故答案為：ACD；
（3）（NH₄ ）₂SO₃與氮氧化物生成氮氣，根據電子得失守恒可知，同時生成一種氮肥應為硫酸銨，所以二氧化氮與亞硫酸銨反應的化學方程式為4（NH₄ ）₂SO₃+2NO₂=N₂+4（NH₄ ）₂SO₄，
故答案為：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=N₂+4（NH₄）₂SO₄；
（4）①氨氣與二氧化硫按1：1反應生成NH₄HSO₃，按2：1反應生成（NH₄）₂SO₃，15.0mL2.0mol•L^-1氨水的物質的量為0.03mol，標準狀況下448mLSO₂，SO₂的物質的量為0.02mol，它們的物質的量之比為3：2，介于1：1與2：1之間，所以吸收液中的溶質為NH₄HSO₃、（NH₄）₂SO₃，
故答案為：NH₄HSO₃、（NH₄）₂SO₃；
②根據電子得失守恒有關系式5SO₂～2KMnO₄，根據①可知SO₂的物質的量為0.02mol，則KMnO₄的物質的量為$\frac{2}{5}$×0.02mol=0.008mol，所以c（KMnO₄）=$\frac{0.008mol}{0.025L}$=0.32mol/L，
故答案為：0.32mol/L；
（5）氨氣是堿性氣體，所以電解液最好選擇堿性的；生成的無毒氣體時N₂，據此書寫化學方程式為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，負極發生還原反應，氨氣在負極反應，注意時堿性環境，所以，正極的電極反應式為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：堿性；4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

點評 本題考查二氧化硫的性質及物質的制備，為高頻考點，把握習題中的信息及發生的反應為解答的關鍵，側重二氧化硫的還原性的考查和學生分析能力的考查，題目難度中等．