Question

【化學(xué)—選修2：化學(xué)與技術(shù)】（15分）

近年來，為提高能源利用率，西方提出共生理念——為提高經(jīng)濟效益，人類生產(chǎn)活動盡可能多功能化。共生工程將會大大促進化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。

（1）由于共生工程的應(yīng)用，利用發(fā)電廠產(chǎn)生的SO2制成自發(fā)電池，其電池反應(yīng)方程式為：2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4，該電池電動勢為1.06V。實際過程中，將SO2通入電池的 極（填“正”或“負(fù)”），負(fù)極反應(yīng)式為 ；用這種方法處理SO2廢氣的優(yōu)點是 。

（2）以硫酸工業(yè)的SO2尾氣、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氫銨和氯化鉀等為原料，可以合成有重要應(yīng)用價值的硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸銨等物質(zhì)。合成路線如下：

①生產(chǎn)中，向反應(yīng)II中的溶液中加入適量還原性很強的對苯二酚等物質(zhì)，其目的是 。

②下列有關(guān)說法正確的是 (填序號)。

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)III中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO4＋4CCaS＋4CO↑

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反應(yīng)V中選用了40%的乙二醇溶液做溶劑，溫度控制在25℃，此時硫酸鉀的產(chǎn)率超過90%，選用40%的乙二醇溶液做溶劑的原因是 。

④（NH4)2SO3可用于電廠等煙道氣中脫氮，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮氣，同時生成一種氮肥，形成共生系統(tǒng)。寫出二氧化氮與亞硫酸銨反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

Answer 1

（共15分）

（1）負(fù)（2分） SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋ （2分）

利用上述電池，可回收大量有效能，副產(chǎn)品為H2SO4，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)（能質(zhì)）共生。（2分）

（2）①防止亞硫酸銨被氧化（1分） ②ABCD（4分）

③K2SO4在有機溶劑乙二醇中溶解度小，能充分析出（2分）

④4(NH4)2SO3＋2NO2＝4(NH4)2SO4＋N2（2分）

【解析】

試題分析：（1）電池反應(yīng)方程式為：2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4，則二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)，所以二氧化硫通入電池的負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋；用這種方法處理SO2廢氣既可以產(chǎn)生電能，還能吸收二氧化硫，同時產(chǎn)生的硫酸為工業(yè)原料，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)（能質(zhì)）共生；

（2）①因為反應(yīng)II的目的是生成亞硫酸銨，而亞硫酸根離子易被氧氣氧化，所以生產(chǎn)中，向反應(yīng)II

中的溶液中加入適量還原性很強的對苯二酚等物質(zhì)，目的是防止亞硫酸銨被氧化；

②A、反應(yīng)I中，加入碳酸鈣的目的是將二氧化硫轉(zhuǎn)化為固體亞硫酸鈣，在通入空氣，則亞硫酸鈣被氧化為硫酸鈣，正確；B、根據(jù)流程圖可知，加入焦炭后生成硫化鈣和CO氣體，則反應(yīng)的化學(xué)方程式是CaSO4＋4C CaS＋4CO↑，正確；C、反應(yīng)IV中加入碳酸氫銨目的是使硫酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣沉淀，而碳酸氫銨受熱易分解，所以需控制在60～70℃，目的之一是減少碳酸氫銨的分解，正確；D、反應(yīng)V中的副產(chǎn)物氯化銨可用作氮肥，正確，答案選ABCD；

③根據(jù)題意可知，此時硫酸鉀的產(chǎn)率超過90%，所以選用40%的乙二醇溶液做溶劑的原因是因為K2SO4在有機溶劑乙二醇中溶解度小，能充分析出；

④亞硫酸銨與二氧化氮反應(yīng)可生成氮氣，同時生成的氮肥應(yīng)是硫酸銨，因為N元素的化合價降低，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，則S元素的化合價會升高，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式是4(NH4)2SO3＋2NO2＝4(NH4)2SO4＋N2。

考點：考查對工藝流程的分析