Question

硫酸的工業(yè)制備是一個重要的化工生產(chǎn)過程，但同時在生產(chǎn)過程中會產(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，此時若滴入BaCl₂溶液，則會產(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%乙二醇溶液中進行，該復(fù)分解反應(yīng)能順利進行的原因是          。

（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)的化學方程式          。某電廠用煤300t（煤中含硫的質(zhì)量分數(shù)為2.5%），若燃燒時煤中的硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，用該方法脫硫時有96%的硫轉(zhuǎn)化為石膏，則可生產(chǎn)石膏          t。

 

Answer 1

【答案】

（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�。�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）

【解析】

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)的化學方程式是NH₄HCO₃ + CaSO₄ + NH₃＝CaCO₃↓+ (NH₄)₂SO₄。反應(yīng)Ⅲ中碳的化合價從0價升高到＋2價，失去2個電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，碳是還原劑。S元素的化合價從＋6價降低到－2價，得到8個電子，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的平均價態(tài)為＋（x－1），而在生成物中鐵的化合價是＋3價，則鐵在反應(yīng)中失去（3－x＋1）個電子。而SO₂→S 中S的化合價從＋4價降低到0價，得到4個電子，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＝＝38.7t

考點：考查SO₂、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)計算；反應(yīng)條件的控制；根據(jù)方程式進行的有關(guān)計算等