Question

【題目】某硫酸廠以含有SO2的尾氣、氨氣等為原料，合成有重要應(yīng)用價(jià)值的硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸銨等物質(zhì)。合成路線如下：

（1）寫(xiě)出反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式：___________________________________________。

（2）下列有關(guān)說(shuō)法正確的是_________（填字母）

A．反應(yīng)Ⅰ中需鼓入足量空氣，以保證二氧化硫充分氧化生成硫酸鈣

B．反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ的基本反應(yīng)類型相同

C．反應(yīng)Ⅳ需控制在60～70℃，目的之一是減少碳酸氫銨的分解

D．反應(yīng)Ⅴ中的副產(chǎn)物氯化銨可用作氮肥

（3）（NH4）2SO3可用于電廠等煙道氣中脫氮，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓�同時(shí)生成一種氮肥，形成共生系統(tǒng)。寫(xiě)出二氧化氮與亞硫酸銨反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________。

（4）很多硫酸廠為回收利用SO2，直接用氨水吸收法處理尾氣。

① 用15.0 mL 2.0 mol/L氨水吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下448 mL SO2，吸收液中的溶質(zhì)為_______。

② 某同學(xué)用酸性KMnO4溶液滴定上述吸收液，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗KMnO4溶液25.00 mL，則酸性KMnO4溶液中c(KMnO4) =_________________。

（5）氨氣用途廣泛，可以直接用于燃料電池，下圖是用氨水作原料的燃料電池的工作原理。

氨氣燃料電池的電解質(zhì)溶液最好選擇________（填“酸性”、“堿性”或“中性”）溶液，氨氣燃料電池的反應(yīng)是氨氣與氧氣生成一種常見(jiàn)的無(wú)毒氣體和水，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________，負(fù)極的電極反應(yīng)式是_________________________。

Answer 1

【答案】CaSO4+4CCaS+4CO↑ ACD 4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2 （NH4）2SO3，NH4HSO3 0.32mol/L 堿性 4NH3+3O2=2N2+6H2O 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O

【解析】

（1）由流程圖可知反應(yīng)III是硫酸鈣與焦炭在高溫條件下反應(yīng)生成CaS和CO，化學(xué)方程式為CaSO4+4CCaS+4CO↑；

(2)A、反應(yīng)I中鼓入足量的空氣目的就是使二氧化硫充分被氧化為硫酸鈣，正確；B、反應(yīng)II是二氧化硫與氨水的化合反應(yīng)，而反應(yīng)III不屬于基本反應(yīng)類型，二者的基本反應(yīng)類型不同，錯(cuò)誤；C、反應(yīng)Ⅳ需控制在60～70℃，防止碳酸氫銨在溫度過(guò)高時(shí)分解得不到需要的目標(biāo)產(chǎn)物，正確；D、反應(yīng)V的產(chǎn)物之一是氯化銨，含有N元素，可用作氮肥，正確，答案選ACD；

（3）二氧化氮與亞硫酸銨反應(yīng)，二氧化氮具有強(qiáng)氧化性能氧化亞硫酸銨反應(yīng)，生成硫酸銨，本身被還原為氮?dú)猓�由原子守恒可知化學(xué)方程式為4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2；

（4）①標(biāo)準(zhǔn)狀況下448 mL SO2的物質(zhì)的量是0.02mol，氨氣的物質(zhì)的量是0.015L×2.0mol/L=0.03mol，二氧化硫與氨氣的物質(zhì)的量之比1/2<2/3<1，所以吸收液中的溶質(zhì)既有（NH4）2SO3，也有NH4HSO3；

②用KMnO4溶液去滴定吸收液，實(shí)質(zhì)是高錳酸鉀與二氧化硫反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒，0.02mol二氧化硫失去電子的物質(zhì)的量是0.02mol×2=0.04mol，高錳酸鉀中Mn元素化合價(jià)降低為+2價(jià)，則0.025L×5×c=0.04mol，所以高錳酸鉀的濃度c=0.32mol/L；

（5）氨氣燃料電池中的電解質(zhì)溶液最好選擇堿性溶液，因?yàn)樵摲磻?yīng)的實(shí)質(zhì)是氨氣與氧氣反應(yīng)，所以盡量減少氨氣在溶液中的溶解度，氨氣溶于水顯堿性，所以氨氣在堿性溶液中的溶解度最小，所以選擇堿性溶液；氨氣與氧氣生成一種常見(jiàn)的無(wú)毒氣體和水，則無(wú)毒氣體是氮?dú)猓�所以總反�?yīng)的方程式為4NH3+3O2=2N2+6H2O，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，從總反應(yīng)方程式中可看出，N元素的化合價(jià)升高，所以氨氣發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)溶液，則負(fù)極的反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。