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【化学—选修2:化学与技术】(15分)

近年来,为提高能源利用率,西方提出共生理念——为提高经济效益,人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。

(1)由于共生工程的应用,利用发电厂产生的SO2制成自发电池,其电池反应方程式为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,该电池电动势为1.06V。实际过程中,将SO2通入电池的 极(填“正”或“负”),负极反应式为 ;用这种方法处理SO2废气的优点是 。

(2)以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料,可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下:

①生产中,向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质,其目的是 。

②下列有关说法正确的是 (填序号)。

A.反应Ⅰ中需鼓入足量空气,以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B.反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4+4CCaS+4CO↑

C.反应IV需控制在60~70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D.反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥

③反应V中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂,温度控制在25℃,此时硫酸钾的产率超过90%,选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是 。

④(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮,将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥,形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 。

(共15分)

(1)负(2分) SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ (2分)

利用上述电池,可回收大量有效能,副产品为H2SO4,减少环境污染,实现(能质)共生。(2分)

(2)①防止亚硫酸铵被氧化(1分) ②ABCD(4分)

③K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小,能充分析出(2分)

④4(NH4)2SO3+2NO2=4(NH4)2SO4+N2(2分)

【解析】

试题分析:(1)电池反应方程式为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,则二氧化硫发生氧化反应,所以二氧化硫通入电池的负极,发生的电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;用这种方法处理SO2废气既可以产生电能,还能吸收二氧化硫,同时产生的硫酸为工业原料,减少环境污染,实现(能质)共生;

(2)①因为反应II的目的是生成亚硫酸铵,而亚硫酸根离子易被氧气氧化,所以生产中,向反应II

中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质,目的是防止亚硫酸铵被氧化;

②A、反应I中,加入碳酸钙的目的是将二氧化硫转化为固体亚硫酸钙,在通入空气,则亚硫酸钙被氧化为硫酸钙,正确;B、根据流程图可知,加入焦炭后生成硫化钙和CO气体,则反应的化学方程式是CaSO4+4C CaS+4CO↑,正确;C、反应IV中加入碳酸氢铵目的是使硫酸钙转化为碳酸钙沉淀,而碳酸氢铵受热易分解,所以需控制在60~70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解,正确;D、反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥,正确,答案选ABCD;

③根据题意可知,此时硫酸钾的产率超过90%,所以选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是因为K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小,能充分析出;

④亚硫酸铵与二氧化氮反应可生成氮气,同时生成的氮肥应是硫酸铵,因为N元素的化合价降低,发生了氧化还原反应,则S元素的化合价会升高,所以反应的化学方程式是4(NH4)2SO3+2NO2=4(NH4)2SO4+N2。

考点:考查对工艺流程的分析

练习册系列答案
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常温下,下列各组微粒在指定溶液中一定能大量共存的是

A.0.1 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液中:Mg2+、H+、SO42-、Cl-

B.0.1 mol·L-1 KClO溶液中:Na+、H+、Cl-、NO3-

C.0.1 mol·L-1氨水中:Ba2+、Ag+、NH4+、NO3-

D.c(OH-)=10-13 mol·L-1的溶液中:MnO4-、Na+、Br-、CH3CHO

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Na2O2、HCl、Al2O3三种物质在水中完全反应后,溶液中只含有Na+、H+、Cl-、OH-;且溶液呈中性,则Na2O2、HCl、Al2O3的物质的量之比可能为

A.2:4:1 B.3:2:1 C.2:3:1 D.4:2:1

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下列对事实的解释或由事实所得结论中,正确的是

事实

解释或结论

A

常温下铁、铝均不溶于浓硫酸

常温下铁、铝与浓硫酸均不反应

B

测定同浓度的Na2CO3溶液的pH小于Na2SiO3溶液的pH

非金属性比较:C < Si

C

向某溶液中加入2滴KSCN浓液、溶液不显红色;再向溶液中加入几滴新制氯水,容液变为红色

该溶液中可能含有Fe2+

D

用浓、稀HNO3分别完全溶解等质量的铜粉,参加反应的硝酸的物质的量比较:稀硝酸中的<浓硝酸中的

稀硝酸氧化性比浓HNO3强

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下列有关物质分类的说法中,正确的是

A.SiO2不能和水反应,所以它不是酸性氧化物

B.只由一种元素组成的物质必然是纯净物

C.烧碱、冰醋酸、石墨均为电解质

D.海水、氯水、氨水均为混合物

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下列说法正确的是

A.煤经处理变为气体燃料的过程属于物理变化

B.淀粉、油脂和蛋白质都是高分子化合物

C.乙烯和乙醇均可使酸性KMnO4溶液褪色

D.乙酸乙酯和植物油均可水解生成乙醇

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(16分)

甲同学进行Fe2+还原性的实验,针对异常现象进行探究。

步骤一:制取FeCl2溶液。向0.1 molL-1 FeCl3溶液中加足量铁粉振荡,静置后取上层清液,测得pH<1。

步骤二:向2 mL FeCl2溶液中滴加2滴0.1 molL-1 KSCN溶液,无现象;再滴加5滴5% H2O2溶液(物质的量浓度约为1.5 molL-1、pH约为5),观察到溶液变红,大约10秒左右红色褪去,有气体生成(经检验为O2)。

(1)用离子方程式表示步骤二中溶液变红的原因: 、 。

(2)甲探究步骤二中溶液褪色的原因:

I.取褪色后溶液两份,一份滴加FeCl3溶液无现象;另一份滴加KSCN溶液出现红色;

II.取褪色后溶液,滴加盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀。

III.向2 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液中滴加2滴0.1 molL-1 KSCN溶液,变红,通入O2,无明显变化。

实验I的说明 ;②实验III的目的是 。

得出结论:溶液退色的原因是酸性条件下H2O2将SCN-氧化成SO42-。

(3)甲直接用FeCl2·4H2O配制 ① molL-1 的FeCl2溶液,重复步骤二中的操作,发现液体红色并未褪去。进一步探究其原因:

I.用激光笔分别照射红色液体和滴加了KSCN溶液的FeCl3溶液,前者有丁达尔效应,后者无。测所配FeCl2溶液的pH,约为3。由此,乙认为红色不褪去的可能原因是 ② 。

II.查阅资料后推测,红色不褪去的原因还可能是pH较大时H2O2不能氧化SCN-。乙利用上述部分试剂,通过实验排除了这一可能。乙的实验操作及现象是:

步骤

试剂及操作

现 象

i

③

生成白色沉淀

ii

向i所得溶液中滴加0.1 molL-1 FeCl3溶液

④

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下列说法错误的是

A.萃取操作时,选择有机萃取剂,溶质在萃取剂的溶解度必须比水大

B.分液操作时,分液漏斗中下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出

C.蒸馏操作时,应使温度计水银球插入混合溶液的液面下

D.配制一定物质的量浓度的溶液时,洗涤烧杯和玻璃棒的溶液必须转入容量瓶中

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下列物质性质排列顺序正确的是

①热稳定性:H2O>HF>H2S ②还原性:HI>HBr>HCl

③熔沸点:AsH3>PH3>NH3 ④酸性:HNO3>H2CO3>HClO

A.①③ B.②④ C.①④ D.②③

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