Question

（15分）（化学与技术）某硫酸厂以含有SO₂的尾气、氨气等为原料，合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

（1）写出反应Ⅲ的化学方程式：                                            。

（2）下列有关说法正确的是          （填字母）

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应Ⅱ和反应Ⅲ的基本反应类型相同

C．反应Ⅳ需控制在60---70，目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应Ⅴ中的副产物氯化铵可用作氮肥

（3）（NH₄）₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式：                         。

（4）很多硫酸厂为回收利用SO₂，直接用氨水吸收法处理尾气。

   ① 用15.0 mL 2.0 mol/L氨水吸收标准状况下448 mL SO₂，吸收液中的溶质为   

                               。

   ② 某同学用酸性KMnO₄溶液滴定上述吸收液，当达到滴定终点时，消耗KMnO₄溶液25.00 mL，则酸性KMnO₄，溶液中c(KMnO₄) =                  。

（5）氨气用途广泛，可以直接用于燃料电池，下图是用氨水作原料的燃料电池的工作原理。

氨气燃料电池的电解质溶液最好选择         （填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液，氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池总反应的化学方程式是                                                ，负极的电极反应式是      

                                      。

Answer

（1）CaSO4+4CCaS+4CO↑;

（2）ACD；

（3）4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2;

（4）①（NH4）2SO3，（NH4）HSO3；

②0.32mol/L

（5）碱性；4NH3+3O2=2N2+6H2O；2 NH3-6e-+6OH-=N2+6 H2O.

【解析】

试题分析：（1）由流程图可知反应III是硫酸钙与焦炭在高温条件下反应生成CaS和CO，化学方程式为CaSO4+4CCaS+4CO↑;

(2)A、反应I中鼓入足量的空气目的就是使二氧化硫充分被氧化为硫酸钙，正确；B、反应II是二氧化硫与氨水的化合反应，而反应III不属于基本反应类型，二者的基本反应类型不同，错误；C、反应Ⅳ需控制在60～70℃，防止碳酸氢铵在温度过高时分解得不到需要的目标产物，正确；D、反应V的产物之一是氯化铵，含有N元素，可用作氮肥，正确，答案选ACD；

（3）二氧化氮与亚硫酸铵反应，二氧化氮具有强氧化性能氧化亚硫酸铵反应，生成硫酸铵，本身被还原为氮气，由原子守恒可知化学方程式为4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2;

（4）①标准状况下448 mL SO2的物质的量是0.02mol，氨气的物质的量是0.015L×2.0mol/L=0.03mol，二氧化硫与氨气的物质的量之比1/2<2/3<1，所以吸收液中的溶质既有（NH4）2SO3，也有（NH4）HSO3；

②用KMnO4溶液去滴定吸收液，实质是高锰酸钾与二氧化硫反应，根据得失电子守恒，0.02mol二氧化硫失去电子的物质的量是0.02mol×2=0.04mol，高锰酸钾中Mn元素化合价降低为+2价，则0.025L×5×c=0.04，所以高锰酸钾的浓度c=0.32mol/L；

（5）氨气燃料电池中的电解质溶液最好选择碱性溶液，因为该反应的实质是氨气与氧气反应，所以尽量减少氨气在溶液中的溶解度，氨气溶于水显碱性，所以氨气在碱性溶液中的溶解度最小，所以选择碱性溶液；氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，则无毒气体是氮气，所以总反应的方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，负极发生氧化反应，从总反应方程式中可看出，N元素的化合价升高，所以氨气发生氧化反应，结合电解质溶液，则负极的反应式为2 NH3-6e-+6OH-=N2+6 H2O.

考点：考查对反应流程的分析，二氧化硫的化学性质，氧化还原反应的计算，原电池反应原理的应用