Question

硫酸的工業(yè)制備是一個(gè)重要的化工生產(chǎn)過程，但同時(shí)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量SO₂等污染物。
（1）將SO₂通入Fe(NO₃)₃溶液中，溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色，但立即又變?yōu)樽攸S色，此時(shí)若滴入BaCl₂溶液，則會(huì)產(chǎn)生白色沉淀。溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色用離子方程式表示為_____，后又由淺綠色變?yōu)樽攸S色的離子方程式為_____。
（2）以硫酸工業(yè)的尾氣、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氫銨和KCI為原料可以合成有重要用途的硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸氫銨等物質(zhì)。合成路線如下：

寫出反應(yīng)反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式                    ；
反應(yīng)III中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__         __；
反應(yīng)V在25'C、40%乙二醇溶液中進(jìn)行，該復(fù)分解反應(yīng)能順利進(jìn)行的原因是         。
（3）新型納米材料氧缺位鐵酸鋅（ZnFe₂O_x），常溫下能使SO₂分解，減小工業(yè)廢氣對(duì)環(huán)境的影響，它由鐵酸鋅（ZnFe₂O₄）經(jīng)高溫還原制得，轉(zhuǎn)化流程如下圖所示：

若2molZnFe₂O_x與SO₂反應(yīng)可生成 0.75molS，x＝      ,寫出鐵酸鋅高溫下被還原生成氧缺位鐵酸鋅的化學(xué)方程式                   
（4）石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)的原理是煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及空氣反應(yīng)生成石膏（CaSO₄.2H₂O），寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式         。某電廠用煤300t（煤中含硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%），若燃燒時(shí)煤中的硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，用該方法脫硫時(shí)有96%的硫轉(zhuǎn)化為石膏，則可生產(chǎn)石膏         t。

Answer 1

（共16分）（1）SO₂ + 2Fe³⁺ + 2H₂O＝SO₄^2- + 2Fe²⁺ + 4H⁺（2分）
3Fe²⁺ + NO₃^- + 4H⁺＝3Fe³⁺ + NO↑+ 2H₂O（2分）
（2）NH₄HCO₃ + CaSO₄ + NH₃＝CaCO₃↓+ (NH₄)₂SO₄ （2分）    1:4（1分）
K₂SO₄在乙二醇溶液中的溶解度小（1分）
（3）3.25（2分）  4ZnFe₂O₄ + 3H₂4ZnFe₂O_3.25 + 3H₂O（2分）
（4）2CaSO₄ + 2SO₂ + O₂ + 4H₂O＝2（CaSO₄.2H₂O）+2CO₂ （2分）     38.7（2分）

試題分析：（1）SO₂具有還原性，鐵離子具有氧化性，鐵離子能把SO₂氧化生成硫酸，而鐵離子被還原為亞鐵離子，所以溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色，反應(yīng)的離子方程式是SO₂ + 2Fe³⁺ + 2H₂O＝SO₄^2- + 2Fe²⁺ + 4H⁺。由于在酸性條件下，NO₃^－具有強(qiáng)氧化性，能把亞鐵離子氧化生成鐵離子，因此又由淺綠色變?yōu)樽攸S色，反應(yīng)的離子方程式為3Fe²⁺ + NO₃^- + 4H⁺＝3Fe³⁺ + NO↑+ 2H₂O。
（2）反應(yīng)Ⅳ的反應(yīng)物有硫酸鈣、碳酸氫銨和氨氣，生成物之一是碳酸鈣，則根據(jù)原子守恒可知，另外一種生成物是硫酸銨，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式是NH₄HCO₃ + CaSO₄ + NH₃＝CaCO₃↓+ (NH₄)₂SO₄。反應(yīng)Ⅲ中碳的化合價(jià)從0價(jià)升高到＋2價(jià)，失去2個(gè)電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，碳是還原劑。S元素的化合價(jià)從＋6價(jià)降低到－2價(jià)，得到8個(gè)電子，發(fā)生還原反應(yīng)，即硫酸鈣是氧化劑。反應(yīng)根據(jù)電子的得失守恒可知，在反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:4。由于K₂SO₄在乙二醇溶液中的溶解度小，能夠形成晶體而析出，因此符合復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件。
（3）ZnFe₂O_X中Fe的平均價(jià)態(tài)為＋（x－1），而在生成物中鐵的化合價(jià)是＋3價(jià)，則鐵在反應(yīng)中失去（3－x＋1）個(gè)電子。而SO₂→S 中S的化合價(jià)從＋4價(jià)降低到0價(jià)，得到4個(gè)電子，所以根據(jù)電子的得失守恒可知，2mol×2×（3－x＋1）＝0.75×4，解得x＝3.25。所以鐵酸鋅高溫下被還原生成氧缺位鐵酸鋅的化學(xué)方程式為4ZnFe₂O₄ + 3H₂4ZnFe₂O_3.25 + 3H₂O。
（4）根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還應(yīng)該有CO₂生成，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式是2CaSO₄ + 2SO₂ + O₂ + 4H₂O＝2（CaSO₄.2H₂O）+2CO₂ 。據(jù)硫原子守恒可知：
S～～～～～～CaSO₄·2H₂O
32t              172t
300t·2.5%·96%    m
解得m＝＝38.7t₂、硝酸以及鐵離子和亞鐵離子的性質(zhì)；氧化還原反應(yīng)方程式的書寫以及有關(guān)計(jì)算；反應(yīng)條件的控制；根據(jù)方程式進(jìn)行的有關(guān)計(jì)算等