Question

11．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）写出反应Ⅰ的化学方程式2CaCO₃+2SO₂+O₂═2CaSO₄+2CO₂．
（2）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，其目的是防止亚硫酸铵被氧化．
（3）下列有关说法正确的是acd．
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中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：1
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
（4）反应Ⅴ在25℃、40%乙二醇溶液中进行，不断有硫酸钾晶体从溶液中析出，硫酸钾的产率会超过90%，选用40%乙二醇溶液的原因是乙二醇是有机溶剂能减小K₂SO₄的溶解度，使硫酸钾充分析出．
（5）（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，写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂．

Answer 1

分析 （1）根据反应物和生成物写出反应的化学方程式；
（2）亚硫酸氨中的硫为+4价，易被空气中的氧气氧化；
（3）a．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；
b．反应Ⅲ化学方程式为：CaSO₄+4C=CaS+4CO↑，氧化剂为CaSO₄，还原剂为C；
c．防止碳酸氢铵在温度过高时分解；
d．氯化铵是一种氮肥；
（4）利用硫酸钾在不同溶剂中溶解度的不同，达到析出晶体的目的；
（5）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，结合原子守恒配平写出．

解答 解：（1）碳酸钙、二氧化硫和氧气反应生成硫酸钙和二氧化碳，方程式为2CaCO₃+2SO₂+O₂═2CaSO₄+2CO₂，
故答案为：2CaCO₃+2SO₂+O₂═2CaSO₄+2CO₂；
（2）对苯二酚具有还原性，空气中的氧气具有氧化性，亚硫酸氨中+4价的硫具有还原性，故答案为：防止亚硫酸铵被氧化；
（3）a．过量的空气把亚硫酸钙氧化为硫酸钙，故a正确；
b．反应Ⅲ化学方程式为：CaSO₄+4C=CaS+4CO↑，氧化剂为CaSO₄，还原剂为C，氧化剂与还原剂物质的量之比为1：4，故b错误；
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，故c正确；
D、氯化铵含N元素，是一种氮肥，故d正确；
故答案为：acd；
（4）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，
故答案为：乙二醇是有机溶剂能减小K₂SO₄的溶解度，使硫酸钾充分析出；
（5）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，由原子守恒可知化学方程式为4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂，
故答案为：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂．

点评 本题考查二氧化硫的性质及物质的制备，为高频考点，把握习题中的信息及发生的反应为解答的关键，侧重二氧化硫的还原性及学生分析能力的考查，题目难度中等．