Question

近年来，为提高能源利用率，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      ．

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

【答案】

（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）

【解析】

试题分析：

   （1）原电池负极发生氧化反应，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，失电子发生氧化反应。因此应将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，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硫酸钾在40%的乙二醇溶液中溶解度比在水中的小，有利于析出；

④二氧化氮具有强氧化性能氧化亚硫酸铵，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；

考点：考查了二氧化硫的污染及治理，原电池和电解池的工作原理，物质的制备流程分析，反应产物判断，反应条件的选择和原因等相关知识，培养学生仔细审读题意的能力。