Question

【題目】硫酸的工業制備是一個重要的化工生產過程，但同時在生產過程中會產生大量SO2等污染物。以硫酸工業的尾氣、氨水、石灰石、焦炭及氯化鉀為原料可以合成有重要用途的硫化鈣、硫酸鉀、氯化銨、亞硫酸銨等物質。請根據下圖中的合成路線回答下列問題：

（1）生產中，常向反應II的溶液中加入強還原性的對苯二酚等物質，目的是__________。

（2）操作a中，必須的操作步驟有_______________、___________、過濾等。

（3）反應Ⅲ中氧化劑與還原劑的物質的量之比為__________。

（4）寫出反應Ⅳ的化學方程式__________________________________________________；操作b所得濾液中陽離子的檢驗方法是________________。

（5）該生產過程中可以循環使用的物質是_______________。

（6）(NH4)2SO3可用于電廠等煙道氣中脫氮，將氮氧化物轉化為N2，試寫出二氧化氮與亞硫酸銨反應的化學方程式___________________________________________。

（7）某電廠每月用煤300t(煤中含硫的質量分數為2.5%)，若燃燒時煤中的硫全部轉化為二氧化硫，現用反應Ⅰ的原理將尾氣中的SO2轉化為石膏[M(CaSO4·2H2O)=172]，且反應過程中96%的二氧化硫轉化為石膏，則可生產石膏______ t。

Answer 1

【答案】防止亞硫酸銨被氧化 蒸發濃縮 冷卻結晶 1:4 CaSO4+2NH3+CO2+H2O=(NH4)2SO4+CaCO3 取少量濾液于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，生成有刺激性氣味的氣體且能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，則濾液中含NH4+ CaCO3，CO2 4(NH4)2SO3+2NO2=4(NH4)2SO4+N2 38.7

【解析】

由流程可知，I中發生2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2，反應II為二氧化硫與氨水反應生成亞硫酸銨，即SO2+2NH3H2O=(NH4)2SO3+H2O，Ⅲ中發生CaSO4+4C=CaS+4CO↑，反應Ⅳ為NH4HCO3、CaSO4、NH3反應生成碳酸鈣和硫酸銨，發生NH4HCO3+NH3+CaSO4=CaCO3↓+(NH4)2SO4，可知CaCO3、CO2可循環使用，反應Ⅴ為硫酸銨溶液中加入氯化鉀生成硫酸鉀晶體，所以操作b為過濾，濾液中含有的陽離子為銨根離子，然后據此分析。

(1)反應II為二氧化硫與氨水反應生成亞硫酸銨,即SO2+2NH3H2O=(NH4)2SO3+H2O生產中，常向反應II的溶液中加入強還原性的對苯二酚等物質，目的是防止亞硫酸銨被氧化；
(2)操作a是從亞硫酸銨溶液中獲得亞硫酸銨晶體，使亞硫酸銨析出晶體的方法是：蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾；

(3)Ⅲ中發生CaSO4+4C=CaS+4CO↑，氧化劑是硫酸鈣，還原劑是碳，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1:4；

(4)反應Ⅳ為NH4HCO3、CaSO4、NH3反應生成碳酸鈣和硫酸銨，反應方程式為CaSO4+2NH3+CO2+H2O=(NH4)2SO4+CaCO3↓，操作b所得濾液中陽離子為銨根離子，其操作為取溶液少許加入NaOH并加熱，生成有刺激性氣味的氣體能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍；

(5)根據分析可知，該生產過程中可以循環使用的物質是CaCO3，CO2；

(6)(NH4)2SO3可以和二氧化氮反應生成氮氣和硫酸銨，化學反應方程式為4(NH4)2SO3+2NO2=4(NH4)2SO4+N2；

(7)二氧化硫與碳酸鈣反應生成亞硫酸鈣與二氧化碳，反應方程式為：SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，亞硫酸鈣在水存在的條件下被氧氣氧化生成CaSO42H2O，反應方程式為：2CaSO3+O2+4H2O=2CaSO42H2O，總反應為：2CaCO3+2SO2+O2+4H2O═2CaSO42H2O+2CO2；

，解得m=38.7t。