Question

【題目】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。以硫酸工業(yè)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(zhì)。合成路線如下：

完成下列填空：

(1)某電廠每月用煤300t(煤中含硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%)，若燃燒時煤中的硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，現(xiàn)用反應(yīng)Ⅰ的原理將尾氣中的SO2轉(zhuǎn)化為石膏，且反應(yīng)過程中96%的硫轉(zhuǎn)化為石膏，則可生產(chǎn)石膏______ t。

(2)操作a中，必須的操作步驟有蒸發(fā)、___________、___________等；

(3)反應(yīng)Ⅲ中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________；

(4)寫出反應(yīng)Ⅳ的方程式______________ ；操作b所得濾液中陽離子的檢驗方法是________________。

(5)反應(yīng)Ⅴ在25℃，40%乙二醇溶液中進(jìn)行，該復(fù)分解反應(yīng)能順利進(jìn)行的原因是___________；

(6)該生產(chǎn)過程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是_______________。

Answer 1

【答案】38.7 冷卻結(jié)晶 過濾 1:4 CaSO4+2NH3+CO2+H2O=(NH4)2SO4+CaCO3↓ 取溶液少許加入NaOH并加熱，生成有刺激性氣味的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán) 由于K2SO4在乙二醇溶液中的溶解度小，能夠形成晶體而析出，因此符合復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件 CaCO3，CO2

【解析】

由流程可知，I中發(fā)生的反應(yīng)為2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2，反應(yīng)Ⅳ為CaSO4、NH3和CO2反應(yīng)生成碳酸鈣和硫酸銨，發(fā)生CO2+2NH3+CaSO4+H2O =CaCO3↓+(NH4)2SO4，可知CaCO3、CO2可循環(huán)使用，反應(yīng)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，Ⅱ中發(fā)生SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3+H2O，Ⅲ中發(fā)生CaSO4+4C=CaS+4CO↑，據(jù)此分析解答。

(1)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CaSO42H2O，反應(yīng)方程式為：2CaSO3+O2+4H2O=2(CaSO42H2O)，總反應(yīng)為：2CaCO3+2SO2+O2+4H2O═2(CaSO42H2O)+2CO2，因此有

=，解得：m=38.7t，故答案為：38.7；

(2)操作a是從亞硫酸銨溶液中獲得亞硫酸銨晶體，亞硫酸銨晶體受熱易分解，所以操作a為冷卻結(jié)晶、過濾，故答案為：冷卻結(jié)晶；過濾；

(3)反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為：CaSO4+4C=CaS+4CO↑，其中氧化劑為CaSO4，還原劑為C，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶4，故答案為：1∶4；

(4)反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為CaSO4+2NH3+CO2+H2O=(NH4)2SO4+CaCO3↓，操作b過濾，所得濾液中陽離子為銨根離子，具有銨根離子的方法為：取溶液少許加入NaOH并加熱，生成有刺激性氣味的氣體，并能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，故答案為：CaSO4+2NH3+CO2+H2O=(NH4)2SO4+CaCO3↓；取溶液少許加入NaOH并加熱，生成有刺激性氣味的氣體，并能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)；

(5)反應(yīng)V中選用了40%的乙二醇溶液，溫度控制在25℃，是因為乙二醇能夠降低硫酸鉀的溶解度，有利于硫酸鉀析出，故答案為：由于K2SO4在乙二醇溶液中的溶解度小，能夠形成晶體而析出，因此符合復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件；

(6)根據(jù)上面的分析可知，該生產(chǎn)過程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)為CaCO3，CO2，故答案為：CaCO3，CO2．