问题 填空题

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_____。

答案

(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)SO32-+H2O-2e-=2H++SO42-

题目分析:(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SO32-+H2O-2e-=2H++SO42-;阴极的电极反应式为2 HSO3-+2e-= H2↑+2SO32-

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单项选择题