Question

【題目】含硫化物是自然界中最為重要的自然資源之一，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用非常廣泛。

（1）燃煤煙氣的脫硫(除SO2)技術(shù)和脫硝(除NOx)技術(shù)是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)。以下是用硫和氮的氧化物之間的相互轉(zhuǎn)化聯(lián)合進(jìn)行的脫硫和脫硝技術(shù)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。

NO2(g)＋SO2(g)＋H2O(l)=H2SO4(l) ＋NO(g) △H=a kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g) △H=b kJ·mol－1

① 反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)=2H2SO4(l) 的△H=_______KJ/mol－1。

② 將SO2通入硫酸鐵溶液也能發(fā)生類(lèi)似的反應(yīng)。請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式____________ 。

（2）MnSO4是重要的基礎(chǔ)錳鹽。工業(yè)上，生產(chǎn)MnSO4的方法有多種。

①一種較為環(huán)保的方法是：利用纖維素水解產(chǎn)物還原軟錳礦的方法生產(chǎn)MnSO4，其反應(yīng)方程式如下:(C6H10O5)n+nH2SO4→n(C6H11O5)HSO4

n(C6H11O5)HSO4 +nH2O →n C6H12O6+nH2SO4

C6H12O6 +12H2SO4+12MnO2→12MnSO4+6CO2↑+18H2O

從理論上講，每生產(chǎn)1噸MnSO4需要的纖維素的質(zhì)量為____噸。

②軟錳礦中都含有一定量的砷的化合物，如果不除砷很難達(dá)到飼料級(jí)的生產(chǎn)標(biāo)

準(zhǔn)。工業(yè)上常用氧化劑來(lái)除去其中的砷。可以除去砷的氧化劑有:ClO-、KMnO4、(NH4)2S2O8、O3、H2O2等，但在實(shí)際生產(chǎn)中，選用的氧化劑是軟錳礦，可能的原因是_________。

③在生產(chǎn)MnSO4的浸出渣中常會(huì)產(chǎn)生一些硫磺，可以利用四氯乙烯來(lái)回收硫磺，

回收硫磺過(guò)程中受外界影響較大的因素主要有:萃取溫度、液固比等。下圖1是上述3種因素對(duì)萃取硫磺質(zhì)量影響的關(guān)系圖。

請(qǐng)根據(jù)以上圖表信息，選擇最佳的萃取溫度和液固比_____________。

(3)有人設(shè)想用電化學(xué)法將SO2轉(zhuǎn)化為H2SO4的原理如圖2所示。

① 該電解質(zhì)溶液中質(zhì)子的流向是_____;(填“從正極流向負(fù)極”或“從負(fù)極流向正極”)

② 寫(xiě)出該電池負(fù)極反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式:_________

Answer 1

【答案】2a+bSO2+2Fe3++2H2O=SO42－+2Fe2++4H+ 0.09降低成本，不增加新的雜質(zhì)80℃、4:1從負(fù)極流向正極SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

【解析】(1)①已知：①NO2(g)+SO2(g)+H2O(l)=H2SO4(l)+NO(g)△H=a kJmol-1，②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=b kJmol-1，由蓋斯定律可知，方程式①×2+②可得2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)=2H2SO4(l)，△H=2a+b kJmol-1；
②鐵離子具有氧化性能把二氧化硫氧化為硫酸根離子，則SO2通入硫酸鐵溶液反應(yīng)的離子方程式為SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+；
(2)①已知：(C6H10O5)n+n H2SO4→n(C6H11O5)HSO4
n(C6H11O5)HSO4+n H2O→n C6H12O6+n H2SO4
C6H12O6+12H2SO4+12MnO2→12MnSO4+6CO2↑+18H2O
則(C6H10O5)n～～n(C6H11O5)HSO4～～n C6H12O6～～12n MnSO4
162n 1812n
xt 1t
解得x=0.09t；

②除雜質(zhì)不能引入新的雜質(zhì)，所以不能選用ClO-、KMnO4、(NH4)2S2O8，工業(yè)生產(chǎn)還有考慮成本，選擇軟錳礦作氧化劑可以降低生成成本；

③由題中所給的圖象可知，在80℃和液固比為4：1時(shí)，硫磺的萃取質(zhì)量較大；
(3)①二氧化硫和氧氣形成原電池，二氧化硫失電子為負(fù)極，氧氣得電子為正極，溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以電解質(zhì)溶液中質(zhì)子的流向是從負(fù)極流向正極；

②負(fù)極上二氧化硫失電子生成硫酸根離子，則負(fù)極電極方程式為：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。