Question

近年，為提高能利用率，西方提出共生理念——為提高經濟效益，人類生產活動盡可能多功能化．共生工程將會大大促進化學工業的發展．
（1）由于共生工程的應用，利用發電廠產生的SO₂制成自發電池，其電池反應方程式為：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，該電池電動勢為1.06V．實際過程中，將SO₂通入電池的         極（填“正”或“負”），負極反應式為       ．用這種方法處理SO₂廢氣的優點是     ．
（2）以硫酸工業的SO₂尾氣、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氫銨和氯化鉀等為原料，可以合成有重要應用價值的硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸銨等物質．合成路線如下：

①生產中，向反應Ⅱ中的溶液中加入適量還原性很強的對苯二酚等物質，其目的是         ．
②下列有關說法正確的是                 (填序號)。

A．反應Ⅰ中需鼓入足量空氣，以保證二氧化硫充分氧化生成硫酸鈣

B．反應Ⅲ中發生反應的化學方程式為CaSO4＋4C CaS＋4CO↑

C．反應Ⅳ需控制在60～70℃，目的之一是減少碳酸氫銨的分解

D．反應Ⅴ中的副產物氯化銨可用作氮肥

③反應Ⅴ中選用了40%的乙二醇溶液做溶劑，溫度控制在25℃，此時硫酸鉀的產率超過90%，選用40%的乙二醇溶液做溶劑的原因是             ．
④（NH₄)₂SO₃可用于電廠等煙道氣中脫氮，將氮氧化物轉化為氮氣，同時生成一種氮肥，形成共生系統．寫出二氧化氮與亞硫酸銨反應的化學方程式           ．

Answer 1

（共15分）（1） 負（2分）   SO₂＋2H₂O－2e^－＝SO₄^2－＋4H^＋（2分）
利用上述電池，可回收大量有效能，副產品為H₂SO₄，減少環境污染，實現（能質）共生。（2分）
（2）①防止亞硫酸銨被氧化（1分）     ②ABCD（4分）
③K₂SO₄在有機溶劑乙二醇中溶解度小，能充分析出（2分） 
④4(NH₄)₂SO₃＋2NO₂＝4(NH₄)₂SO₄＋N₂（2分）

解析試題分析：（1）利用發電廠產生的SO₂制成自發電池，其電池反應方程式為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，原電池反應是負極發生氧化反應，正極發生還原反應，依據元素化合價變化可知，二氧化硫中硫元素化合價升高，失去電子發生氧化反應，過程中，將SO₂通入電池的負極，電極反應為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；此方法的優點是污染小，生成產物可以循環利用，可以回收有效能。
（2）①向反應II中的溶液中加入適量還原性很強的對苯二酚等物質，防止亞硫酸根被氧化，以更好的得到亞硫酸銨晶體。
②A、依據流程圖結合反應生成物分析，過量的空氣把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣；正確；B、依據流程圖中的反應物和生成物，結合元素化合價變化分析寫出反應的化學方程式為CaSO₄+4CCaS+4CO↑，正確；C、防止碳酸氫銨在溫度過高時分解得不到需要的目標產物，正確； D、氯化銨是一種氮肥，正確。
③反應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。
④（NH₄）₂SO₃可用于電廠等煙道氣中脫氮，將氮氧化物轉化為氮氣，同時生成一種氮肥，形成共生系統，二氧化氮與亞硫酸銨反應，二氧化氮具有強氧化性能氧化亞硫酸銨反應，生成硫酸銨，本身被還原為氮氣，原子守恒配平書寫出的化學方程式為：4（NH₄）₂SO₃+2NO₂=4（NH₄）₂SO₄+N₂。
考點：本題考查物質的制備流程分析、反應產物判斷、反應條件的選擇和原因、方程式的書寫。