Question

4．利用氨水吸收煙氣中的二氧化硫，其相關(guān)反應(yīng)的主要熱化學(xué)方程式如下：
SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）=NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1
NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）=（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1
2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）=2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1
（1）反應(yīng)2SO₂（g）+4NH₃•H₂O（aq）+O₂（g）=2（NH₄）₂SO₄（aq）+2H₂O（l）的
△H=2a+2b+ckJ•mol^-1．
（2）空氣氧化（NH₄）₂SO₃的速率隨溫度的變化如圖所示，當(dāng)溫度超過60℃時，（NH₄）₂SO₃氧化速率下降的原因可能是溫度過高（NH₄）₂SO₃會分解（或水解），濃度減�。ɑ驕囟壬�高氧氣在溶液中溶解度降低）．
（3）以磷石膏廢渣和碳酸銨為原料制備硫酸銨，不僅解決了環(huán)境問題，還使硫資源獲得二次利用．反應(yīng)的離子方程式為CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SO₄^2-（aq）+CaCO₃（s），該反應(yīng)的平衡常數(shù)
K=3138．
[已知K_sp（CaCO₃）=2.9×10^-9，K_sp（CaSO₄）=9.1×10^-6]
（4）（NH₄）₂SO₄在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有多種用途．
①將黃銅精礦（主要成分Cu₂S）與硫酸銨混合后在空氣中進(jìn)行焙燒，可轉(zhuǎn)化為硫酸銅同時產(chǎn)生氨氣．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu₂S+2（NH₄）₂SO₄+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuSO₄+4NH₃+2H₂O．

②研究硫酸銨的分解機(jī)理有利于對磷石膏的開發(fā)．在500℃下硫酸銨分解過程中得到4種產(chǎn)物，其含氮物質(zhì)隨時間變化關(guān)系如圖甲所示．寫出該條件下硫酸銨分解的化學(xué)方程式，并用單線橋標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向及數(shù)目：．
③（NH₄）₂SO₄是工業(yè)制備K₂SO₄的重要原料．根據(jù)圖乙中相關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線，簡述工業(yè)上制備K₂SO₄晶體的設(shè)計思路：配制較高溫度（80℃-100℃）下的硫酸銨、氯化鉀飽和混合溶液，冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)蓋斯定律，給已知方程式編號①SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）═NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1；②NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）═（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1；③2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1；目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱為：①×2+②×2+③，由此分析解答；
（2）根據(jù)圖1分析，60℃氧化速率最快，溫度過高（NH₄）₂SO₃會分解；
（3）反應(yīng)的離子方程式為CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SO₄^2-（aq）+CaCO₃（s），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$×$\frac{c（C{a}^{2+}）}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（CaS{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$；
（4）①將黃銅精礦（主要成分Cu₂S）與硫酸銨混合后在空氣中進(jìn)行焙燒，可轉(zhuǎn)化為硫酸銅同時產(chǎn)生氨氣和水，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
②在500℃下硫酸銨分解過程中得到4種產(chǎn)物，其含氮物質(zhì)隨時間變化關(guān)系如圖甲所示，硫酸銨分解生成氮氣、氨氣、二氧化硫和水，結(jié)合電子守恒和原子守恒配平書寫；
③（NH₄）₂SO₄是工業(yè)制備K₂SO₄的重要原料．根據(jù)圖乙中相關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線，從生成物的溶解度大小考慮反應(yīng)能否發(fā)生；

解答 解：（1）①根據(jù)蓋斯定律，給已知方程式編號①SO₂（g）+NH₃•H₂O（aq）═NH₄HSO₃（aq）△H₁=a kJ•mol^-1；
②NH₃•H₂O（aq）+NH₄HSO₃（aq）═（NH₄）₂SO₃（aq）+H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1；
③2（NH₄）₂SO₃（aq）+O₂（g）═2（NH₄）₂SO₄（aq）△H₃=c kJ•mol^-1；
蓋斯定律計算目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱為：①×2+②×2+③，2SO₂（g）+4NH₃•H₂O（aq）+O₂（g）=2（NH₄）₂SO₄（aq）+2H₂O（l）△H=（2a+2b+c）KJ/mol，
故答案為：2a+2b+c；
（2）根據(jù)圖1分析，60℃氧化速率最快，則在空氣氧化（NH₄）₂SO₃的適宜溫度為60℃，溫度過高（NH₄）₂SO₃會分解（或水解），濃度減�。ɑ驕囟壬�高氧氣在溶液中溶解度降低），
故答案為：溫度過高（NH₄）₂SO₃會分解（或水解），濃度減小（或溫度升高氧氣在溶液中溶解度降低）；
（3）反應(yīng)的離子方程式為CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?SO₄^2-（aq）+CaCO₃（s），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$×$\frac{c（C{a}^{2+}）}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（CaS{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{9.1×1{0}^{-6}}{2.9×1{0}^{-9}}$=3138，
故答案為：3138；
（4）①將黃銅精礦主要成分Cu₂S）與硫酸銨混合后在空氣中進(jìn)行焙燒，可轉(zhuǎn)化為硫酸銅同時產(chǎn)生氨氣和水，結(jié)合電子守恒和原子守恒配平書寫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cu₂S+2（NH₄）₂SO₄+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuSO₄+4NH₃+2H₂O，
故答案為：2Cu₂S+2（NH₄）₂SO₄+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuSO₄+4NH₃+2H₂O；
②在500℃下硫酸銨分解過程中得到4種產(chǎn)物，其含氮物質(zhì)隨時間變化關(guān)系如圖甲所示，硫酸銨分解生成氮氣、氨氣、二氧化硫和水，結(jié)合電子守恒和原子守恒配平書寫得到化學(xué)方程式為：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑，氮元素化合價-3價變化為0價，硫元素化合價+6價變化為+4價，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)6e^-，

單線橋標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向及數(shù)目為：，
故答案為：；
③根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件和圖象中物質(zhì)溶解度分析，常溫下K₂SO₄的溶解度小，在生成物中會以沉淀的形式出現(xiàn)，故反應(yīng)可以進(jìn)行，工業(yè)上制備K₂SO₄晶體的設(shè)計思路是：配制較高溫度（80℃-100℃）下的硫酸銨、氯化鉀飽和混合溶液，冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌得到，
故答案為：配制較高溫度（80℃-100℃）下的硫酸銨、氯化鉀飽和混合溶液，冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌；

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算應(yīng)用、圖象分析和條件選擇、氧化還原反應(yīng)和產(chǎn)物的判斷、物質(zhì)溶解度不同得到人晶體的方法等知識點，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．