Question

近年，为提高能利用率，西方提出共生理念——为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化．共生工程将会大大促进化学工业的发展．
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，该电池电动势为1.06V．实际过程中，将SO₂通入电池的         极（填“正”或“负”），负极反应式为       ．用这种方法处理SO₂废气的优点是     ．
（2）以硫酸工业的SO₂尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质．合成路线如下：

①生产中，向反应Ⅱ中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是         ．
②下列有关说法正确的是                 (填序号)。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应Ⅲ中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4C CaS＋4CO↑

C．反应Ⅳ需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应Ⅴ中的副产物氯化铵可用作氮肥

③反应Ⅴ中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是             ．
④（NH₄)₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统．写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式           ．

Answer 1

（共15分）（1） 负（2分）   SO₂＋2H₂O－2e^－＝SO₄^2－＋4H^＋（2分）
利用上述电池，可回收大量有效能，副产品为H₂SO₄，减少环境污染，实现（能质）共生。（2分）
（2）①防止亚硫酸铵被氧化（1分）     ②ABCD（4分）
③K₂SO₄在有机溶剂乙二醇中溶解度小，能充分析出（2分） 
④4(NH₄)₂SO₃＋2NO₂＝4(NH₄)₂SO₄＋N₂（2分）

试题分析：（1）利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，原电池反应是负极发生氧化反应，正极发生还原反应，依据元素化合价变化可知，二氧化硫中硫元素化合价升高，失去电子发生氧化反应，过程中，将SO₂通入电池的负极，电极反应为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；此方法的优点是污染小，生成产物可以循环利用，可以回收有效能。
（2）①向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，防止亚硫酸根被氧化，以更好的得到亚硫酸铵晶体。
②A、依据流程图结合反应生成物分析，过量的空气把亚硫酸钙氧化为硫酸钙；正确；B、依据流程图中的反应物和生成物，结合元素化合价变化分析写出反应的化学方程式为CaSO₄+4CCaS+4CO↑，正确；C、防止碳酸氢铵在温度过高时分解得不到需要的目标产物，正确； D、氯化铵是一种氮肥，正确。
③反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是利用乙二醇降低硫酸钾溶解度，有利于析出。
④（NH₄）₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统，二氧化氮与亚硫酸铵反应，二氧化氮具有强氧化性能氧化亚硫酸铵反应，生成硫酸铵，本身被还原为氮气，原子守恒配平书写出的化学方程式为：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂。