Question

我国工业上主要采用以下四种方法降低尾气中的含硫量：

方法1	燃煤中加入石灰石，将SO2转化为CaSO3，再氧化为CaSO4
方法2	用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化为(NH4)2SO4
方法3	高温下用水煤气将SO2还原为S
方法4	用Na2SO3溶液吸收SO2，再电解转化为H2SO4

 
（1）方法1中已知：① CaO(s)＋CO₂(g)＝CaCO₃(s)  ΔH=－178.3 kJ/mol
②CaO(s)＋SO₂(g)＝CaSO₃(s) ΔH=－402.0 kJ/mol 
③2CaSO₃(s)＋O₂(g)＝2CaSO₄(s) ΔH=－2314.8 kJ/mol
写出CaCO₃与SO₂反应生成CaSO₄的热化学方程式：____；此反应的平衡常数表达式为：_____。

（2）方法2中最后产品中含有少量(NH₄)₂SO₃，为测定(NH₄)₂SO₄的含量，分析员设计以下步骤：
①准确称取13.9 g 样品，溶解；
②向溶液中加入植物油形成油膜，用滴管插入液面下加入过量盐酸，充分反应，再加热煮沸；
③加入足量的氯化钡溶液，过滤；
④进行两步实验操作；
⑤称量，得到固体23.3 g，计算。
步骤②的目的是：_____。步骤④两步实验操作的名称分别为：  _____、_____。样品中(NH₄)₂SO₄的质量分数：____（保留两位有效数字）。
（3）据研究表明方法3的气配比最适宜为0.75［即煤气（CO、H₂的体积分数之和为90%）∶SO₂烟气（SO₂体积分数不超过15%）流量=30∶40］。用平衡原理解释保持气配比为0.75的目的是：_____。
（4）方法4中用惰性电极电解溶液的装置如图所示。阳极电极反应方程式为_____。

Answer 1

（1）2CaCO₃(S)＋2SO₂(g)＋O₂(g)＝2CaSO₄(S)＋2CO₂(g)  ΔH=－2762.2 kJ/mol；K=；
（2）使生成的SO₂完全逸出，防止SO₂被氧化造成误差；洗涤；干燥； 95%；
（3）还原气体过量可以提高SO₂的转化率；
（4）SO₃^2-＋H₂O－2e^-＝2H⁺＋SO₄^2-；

试题分析：(1)③+②×2-①×2.整理得2CaCO₃(S)＋2SO₂(g)＋O₂(g)＝2CaSO₄(S)＋2CO₂(g)  ΔH=－2762.2 kJ/mol。此反应的平衡常数表达式为K=；（2）向溶液中加入植物油形成油膜，用滴管插入液面下加入过量盐酸，充分反应，再加热煮沸目的是使生成的SO₂完全逸出，防止SO₂被氧化造成误差步骤④两步实验操作分别是洗涤、干燥；n(BaSO₄)=n( (NH₄)₂SO₄)=m/M=23.3g÷233g/mol=0.1mol,m((NH₄)₂SO₄)=n·M=0.1mol×132g/mol=13.2g.所以样品中(NH₄)₂SO₄的质量分数(13.2g÷13.9 g) ×100%= 95%.（3）高温下用水煤气将SO₂还原为S的方程式为CO(g)+H₂(g)+SO₂(g)S(s)+ CO₂(g)+ H₂O(g)。由方程式可知反应时它们的物质的量的比为1:1:1.保持气配比为0.75即还原气体过量，目的是可以提高SO₂的转化率，使更多的SO₂还原为S单质，从而大大降低尾气中的含硫量。（4）用惰性电极电解Na₂SO₃溶液，阳极电极反应方程式为SO₃^2-＋H₂O－2e^-＝2H⁺＋SO₄^2-；阴极的电极反应式为2 HSO₃^-+2e^-= H₂↑+2SO₃^2-。