Question

【题目】硫酸的工业制备是一个重要的化工生产过程，但同时在生产过程中会产生大量SO2等污染物。以硫酸工业的尾气、氨水、石灰石、焦炭及氯化钾为原料可以合成有重要用途的硫化钙、硫酸钾、氯化铵、亚硫酸铵等物质。请根据下图中的合成路线回答下列问题：

（1）生产中，常向反应II的溶液中加入强还原性的对苯二酚等物质，目的是__________。

（2）操作a中，必须的操作步骤有_______________、___________、过滤等。

（3）反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

（4）写出反应Ⅳ的化学方程式__________________________________________________；操作b所得滤液中阳离子的检验方法是________________。

（5）该生产过程中可以循环使用的物质是_______________。

（6）(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为N2，试写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式___________________________________________。

（7）某电厂每月用煤300t(煤中含硫的质量分数为2.5%)，若燃烧时煤中的硫全部转化为二氧化硫，现用反应Ⅰ的原理将尾气中的SO2转化为石膏[M(CaSO4·2H2O)=172]，且反应过程中96%的二氧化硫转化为石膏，则可生产石膏______ t。

Answer 1

【答案】防止亚硫酸铵被氧化 蒸发浓缩 冷却结晶 1:4 CaSO4+2NH3+CO2+H2O=(NH4)2SO4+CaCO3 取少量滤液于试管中，加入足量NaOH溶液并加热，生成有刺激性气味的气体且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则滤液中含NH4+ CaCO3，CO2 4(NH4)2SO3+2NO2=4(NH4)2SO4+N2 38.7

【解析】

由流程可知，I中发生2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2，反应II为二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸铵，即SO2+2NH3H2O=(NH4)2SO3+H2O，Ⅲ中发生CaSO4+4C=CaS+4CO↑，反应Ⅳ为NH4HCO3、CaSO4、NH3反应生成碳酸钙和硫酸铵，发生NH4HCO3+NH3+CaSO4=CaCO3↓+(NH4)2SO4，可知CaCO3、CO2可循环使用，反应Ⅴ为硫酸铵溶液中加入氯化钾生成硫酸钾晶体，所以操作b为过滤，滤液中含有的阳离子为铵根离子，然后据此分析。

(1)反应II为二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸铵,即SO2+2NH3H2O=(NH4)2SO3+H2O生产中，常向反应II的溶液中加入强还原性的对苯二酚等物质，目的是防止亚硫酸铵被氧化；
(2)操作a是从亚硫酸铵溶液中获得亚硫酸铵晶体，使亚硫酸铵析出晶体的方法是：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；

(3)Ⅲ中发生CaSO4+4C=CaS+4CO↑，氧化剂是硫酸钙，还原剂是碳，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:4；

(4)反应Ⅳ为NH4HCO3、CaSO4、NH3反应生成碳酸钙和硫酸铵，反应方程式为CaSO4+2NH3+CO2+H2O=(NH4)2SO4+CaCO3↓，操作b所得滤液中阳离子为铵根离子，其操作为取溶液少许加入NaOH并加热，生成有刺激性气味的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；

(5)根据分析可知，该生产过程中可以循环使用的物质是CaCO3，CO2；

(6)(NH4)2SO3可以和二氧化氮反应生成氮气和硫酸铵，化学反应方程式为4(NH4)2SO3+2NO2=4(NH4)2SO4+N2；

(7)二氧化硫与碳酸钙反应生成亚硫酸钙与二氧化碳，反应方程式为：SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，亚硫酸钙在水存在的条件下被氧气氧化生成CaSO42H2O，反应方程式为：2CaSO3+O2+4H2O=2CaSO42H2O，总反应为：2CaCO3+2SO2+O2+4H2O═2CaSO42H2O+2CO2；

，解得m=38.7t。