Question

近年来，为提高能源利用率，西方提出共生系统．特指为提高经济效益，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．合成路线如图：

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+4CCaS+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，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______．
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

解：（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；
故答案为：负；SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；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）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；
故答案为：防止亚硫酸铵被氧化；
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；故A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↑；故D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；故C正确；
D、氯化铵是一种氮肥；故D正确；
故答案为：ABCD；
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；
故答案为：K₂SO₄在有机溶剂乙二醇中溶解度小，能充分析出；
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；
故答案为：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂；
分析：（1）电池反应方程式为：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，依据原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应，结合元素化合价变化分析判断；依据反应产物和过程分析；
（2）①还原性很强的对苯二酚可以防止亚硫酸根离子被氧化；
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；
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；
C、防止碳酸氢铵在温度过高时分解；
D、氯化铵是一种氮肥；
③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；
④二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；
点评：本题考查了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，仔细审读题意和流程是解题关键，题目难度中等．