第三单元《硫酸工业》专题训练
1.【化学—选修2:化学与技术】(15分)
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 (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 。
【答案】(共15分)
(1)负(2分) SO2+2H2O-2e-=SO42-+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)电池反应方程式为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,则二氧化硫发生氧化反应,所以二氧化硫通入电池的负极,发生的电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;用这种方法处理SO2废气既可以产生电能,还能吸收二氧化硫,同时产生的硫酸为工业原料,减少环境污染,实现(能质)共生;
(2)①因为反应II的目的是生成亚硫酸铵,而亚硫酸根离子易被氧气氧化,所以生产中,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,目的是防止亚硫酸铵被氧化;
②A、反应I中,加入碳酸钙的目的是将二氧化硫转化为固体亚硫酸钙,在通入空气,则亚硫酸钙被氧化为硫酸钙,正确;B、根据流程图可知,加入焦炭后生成硫化钙和CO气体,则反应的化学方程式是CaSO4+4C CaS+4CO↑,正确;C、反应IV中加入碳酸氢铵目的是使硫酸钙转化为碳酸钙沉淀,而碳酸氢铵受热易分解,所以需控制在60~70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解,正确;D、反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥,正确,答案选ABCD;
③根据题意可知,此时硫酸钾的产率超过90%,所以选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是因为K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小,能充分析出;
④亚硫酸铵与二