Question

7．近年來(lái)，為提高能源利用率，西方提出共生理念，即為提高經(jīng)濟(jì)效益，人類生產(chǎn)活動(dòng)盡可能多功能化．共生工程將會(huì)大大促進(jìn)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(dòng)勢(shì)為1.06V．實(shí)際過(guò)程中，將SO₂通入電池的負(fù)極（填“正”或“負(fù)”），負(fù)極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，用這種方法處理SO₂廢氣的優(yōu)點(diǎn)是利用上述電池，可回收大量有效能，副產(chǎn)品為H₂SO₄，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)（能質(zhì)）共生．
（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，可以制備有重要應(yīng)用價(jià)值的硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸銨等物質(zhì)．工業(yè)流程如下：

①生產(chǎn)中，向反應(yīng)Ⅱ中的溶液中加入適量還原性很強(qiáng)的對(duì)苯二酚等物質(zhì)，其目的是防止亞硫酸銨被氧化．
②下列有關(guān)說(shuō)法正確的是abcd．
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+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+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(shí)硫酸鉀的產(chǎn)率超過(guò)90%，選用40%的乙二醇溶液做溶劑的原因是K₂SO₄在有機(jī)溶劑乙二醇中溶解度小，能充分析出．
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?dú)猓�同時(shí)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4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂．

Answer 1

分析 （1）電池反應(yīng)方程式為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，依據(jù)原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合元素化合價(jià)變化分析判斷；依據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物和過(guò)程分析；
（2）①還原性很強(qiáng)的對(duì)苯二酚可以防止亞硫酸根離子被氧化；
②a、依據(jù)流程圖結(jié)合反應(yīng)生成物分析，過(guò)量的空氣把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣；
b、依據(jù)流程圖中的反應(yīng)物和生成物，結(jié)合元素化合價(jià)變化分析寫出；
c、防止碳酸氫銨在溫度過(guò)高時(shí)分解；
d、氯化銨是一種氮肥；
③利用硫酸鉀在不同溶劑中溶解度的不同，達(dá)到析出晶體的目的；
④二氧化氮具有強(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)�，結(jié)合原子守恒配平寫出．

解答 解：（1）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，原電池反應(yīng)是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)元素化合價(jià)變化可知，二氧化硫中硫元素化合價(jià)升高，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，過(guò)程中，將SO₂通入電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；此方法的優(yōu)點(diǎn)是污染小，生成產(chǎn)物可以循環(huán)利用，可以回收有效能；
故答案為：負(fù)；SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；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(shí)現(xiàn)（能質(zhì)）共生；
（2）①向反應(yīng)II中的溶液中加入適量還原性很強(qiáng)的對(duì)苯二酚等物質(zhì)，防止亞硫酸根被氧化，以更好的得到亞硫酸銨晶體；
故答案為：防止亞硫酸銨被氧化；
②a、依據(jù)流程圖結(jié)合反應(yīng)生成物分析，過(guò)量的空氣把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣；故a正確；
b、依據(jù)流程圖中的反應(yīng)物和生成物，結(jié)合元素化合價(jià)變化分析寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+4CO↑；故b正確；
c、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；故c正確；
d、氯化銨是一種氮肥；故d正確；
故答案為：abcd；
③反應(yīng)V中選用了40%的乙二醇溶液，溫度控制在25℃，此時(shí)硫酸鉀的產(chǎn)率超過(guò)90%，選用40%的乙二醇溶液原因是利用乙二醇降低硫酸鉀溶解度，有利于析出；
故答案為：K₂SO₄在有機(jī)溶劑乙二醇中溶解度小，能充分析出；
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?dú)�，同時(shí)生成一種氮肥，形成共生系統(tǒng)，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�原子守恒配平書寫出的化學(xué)方程式為：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂；
故答案為：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備流程分析，反應(yīng)產(chǎn)物判斷，反應(yīng)條件的選擇和原因，仔細(xì)審讀題意和流程是解題關(guān)鍵，題目難度中等．