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)．合成路線如圖：

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

分析：（1）將SO₂通入Fe（NO₃）₃溶液中，溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子和硫酸根離子；立即又變?yōu)樽攸S色，發(fā)生亞鐵離子與硝酸根離子的氧化還原反應(yīng)，生成鐵離子；
（2）反應(yīng)Ⅳ為NH₄HCO₃、CaSO₄、NH₃反應(yīng)生成碳酸鈣和硫酸銨；反應(yīng)Ⅲ化學方程式為：CaSO₄+4C=CaS+4CO↑，氧化劑為CaSO₄，還原劑為C；硫酸鉀在不同溶劑中溶解度的不同，以此分析達到析出晶體的目的；
（3）根據(jù)得失電子守恒和化學式中元素化合價代數(shù)和為零計算，鐵酸鋅高溫下被氫氣還原生成氧缺位鐵酸鋅和水；
（4）二氧化硫與碳酸鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣與二氧化碳，亞硫酸鈣在水存在的條件下被氧氣氧化生成CaSO₄?2H₂O；根據(jù)關(guān)系式S～SO₂～CaSO₄?2H₂O來計算．

解答：解：（1）將SO₂通入Fe（NO₃）₃溶液中，溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子和硫酸根離子，發(fā)生離子反應(yīng)為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；立即又變?yōu)樽攸S色，發(fā)生亞鐵離子與硝酸根離子的氧化還原反應(yīng)，生成鐵離子，離子反應(yīng)為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）反應(yīng)Ⅳ為NH₄HCO₃、CaSO₄、NH₃反應(yīng)生成碳酸鈣和硫酸銨，該反應(yīng)為NH₄HCO₃+CaSO₄+NH₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，反應(yīng)Ⅲ化學方程式為CaSO₄+4C=CaS+4CO↑，氧化劑為CaSO₄，還原劑為C，氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1：4，反應(yīng)V中選用了40%的乙二醇溶液，溫度控制在25℃，此時硫酸鉀的產(chǎn)率超過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：NH₄HCO₃+CaSO₄+NH₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；1：4；K₂SO₄在乙二醇溶液中的溶解度��；
（3）新型納米材料ZnFe₂O_X可由化合物ZnFe₂O₄經(jīng)高溫還原制得，若2mol ZnFe₂O_X與SO₂反應(yīng)可生成0.75molS，則ZnFe₂O_X被還原為ZnFe₂O₄，令中鐵元素的化合價為a，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.75mol×4，解得，a=2.25，利用化合價代數(shù)和為零，2+2.25×2=2x，解得x=3.25，
鐵酸鋅高溫下被氫氣還原生成氧缺位鐵酸鋅和水，該反應(yīng)為4ZnFe₂O₄+3H₂

300-500℃  .

4ZnFe₂O_3.25+3H₂O，
故答案為：3.25；4ZnFe₂O₄+3H₂

300-500℃  .

4ZnFe₂O_3.25+3H₂O；
（4）二氧化硫與碳酸鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣與二氧化碳，反應(yīng)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CaSO₄?2H₂O，反應(yīng)方程式為：2CaSO₃+O₂+4H₂O=2（CaSO₄?2H₂O），總反應(yīng)為：2CaCO₃+2SO₂+O₂+4H₂O═2（CaSO₄?2H₂O）+2CO₂；
          S～SO₂ ～CaSO₄?2H₂O
         32          172
300t×2.5%×96%      m

32

172

=

300t×2.5%×96%

m

，解得m=38.7t，
故答案為：2CaSO₄+2SO₂+O₂+4H₂O=2（CaSO₄.2H₂O）+2CO₂；38.7．

點評：本題比較綜合，涉及氧化還原、離子反應(yīng)方程式書寫、化學反應(yīng)的計算等，把握習題中的信息及發(fā)生的化學反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意圖象及數(shù)據(jù)的分析與利用，較好的考查學生分析問題、解決問題的能力，題目難度較大．