Question

【題目】利用氨水吸收煙氣中的二氧化硫，其相關反應的主要熱化學方程式如下：

SO2(g)＋NH3·H2O(aq)＝NH4HSO3(aq)△H1=akJ·mol-1

NH3·H2O(aq)＋NH4HSO3(aq)＝(NH4)2SO3(aq)＋H2O(l)△H2=bkJ·mol-1

2(NH4)2SO3(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)△H3=ckJ·mol-1

⑴反應2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l)的△H=_____kJ·mol-1。

⑵空氣氧化(NH4)2SO3的速率隨溫度的變化如圖所示，當溫度超過60℃時，(NH4)2SO3氧化速率下降的原因可能是_______。

⑶以磷石膏廢渣和碳酸銨為原料制備硫酸銨，不僅解決了環境問題，還使硫資源獲得二次利用。反應的離子方程式為CaSO4(s)＋CO32—(aq)SO42—(aq)＋CaCO3(s)，該反應的平衡常數K=____。[已知Ksp(CaCO3)=2.9×10-9，Ksp(CaSO4)=9.1×10-6]

⑷(NH4)2SO4在工農業生產中有多種用途。

①將黃銅精礦（主要成分Cu2S）與硫酸銨混合后在空氣中進行焙燒，可轉化為硫酸銅同時產生氨氣。該反應的化學方程式為________。

②研究硫酸銨的分解機理有利于對磷石膏的開發。在500℃下硫酸銨分解過程中得到4種產物，其含氮物質隨時間變化關系如圖甲所示。寫出該條件下硫酸銨分解的化學方程式，并用單線橋標出電子轉移的方向及數目：_____________。

③(NH4)2SO4是工業制備K2SO4的重要原料。根據圖乙中相關物質的溶解度曲線，簡述工業上制備K2SO4晶體的設計思路：___________。

Answer 1

【答案】 2a+2b+c 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） 3138 2Cu2S＋2(NH4)2SO4＋5O24CuSO4＋4NH3＋2H2O 配制較高溫度（80℃-100℃）下的硫酸銨、氯化鉀飽和混合溶液，冷卻結晶，過濾、洗滌

【解析】（1）已知：①SO2(g)＋NH3·H2O(aq)＝NH4HSO3(aq) △H1=akJ·mol-1 ②NH3·H2O(aq)＋NH4HSO3(aq)＝(NH4)2SO3(aq)＋H2O(l) △H2=bkJ·mol-1 ③2(NH4)2SO3(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq) △H3=ckJ·mol-1 ，根據蓋斯定律：①×2+②×2+③得反應2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l)的△H=（2a+2b+c）kJ·mol-1；

(2) (NH4)2SO3受熱易分解，(NH4)2SO3為弱酸弱堿鹽，水解吸熱，氣體的溶解度隨溫度升高而減小，故當溫度超過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），濃度減小（或溫度升高氧氣在溶液中的溶解度降低）；

（3）反應：CaSO4(s)＋CO32—(aq)SO42—(aq)＋CaCO3(s)的平衡常數；

(4)①Cu2S與硫酸銨混合后在空氣中進行焙燒生成硫酸銅和氨氣，利用化合價升降法配平，該反應的化學方程式為2Cu2S＋2(NH4)2SO4＋5O24CuSO4＋4NH3＋2H2O；②分析圖甲可知0.4mol硫酸銨在500℃下分解，反應進行到60min時，消耗0.3mol硫酸銨，生成0.4mol氨氣和0.1mol氮氣，即3mol硫酸銨分解生成4mol氨氣和1mol氮氣，氮元素的化合價由硫酸氨中的-3價升高到氮氣的0價，失去6mol電子，根據電子守恒推出3mol硫酸根中硫元素的化合價由+6價降低為+4價，生成3mol二氧化硫，結合原子守恒推斷另一種產物為水；③根據圖乙可知相同溫度下溶解度：硫酸銨>氯化鉀>硫酸鉀，則由(NH4)2SO4、KCl為原料制備K2SO4的實驗方案為配制較高溫度(80℃-100℃)下的硫酸銨、氯化鉀飽和混合溶液，冷卻結晶、過濾、洗滌。