Question

【题目】利用氨水吸收烟气中的二氧化硫，其相关反应的主要热化学方程式如下：

SO2(g)＋NH3·H2O(aq)＝NH4HSO3(aq)△H1=akJ·mol-1

NH3·H2O(aq)＋NH4HSO3(aq)＝(NH4)2SO3(aq)＋H2O(l)△H2=bkJ·mol-1

2(NH4)2SO3(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)△H3=ckJ·mol-1

⑴反应2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l)的△H=_____kJ·mol-1。

⑵空气氧化(NH4)2SO3的速率随温度的变化如图所示，当温度超过60℃时，(NH4)2SO3氧化速率下降的原因可能是_______。

⑶以磷石膏废渣和碳酸铵为原料制备硫酸铵，不仅解决了环境问题，还使硫资源获得二次利用。反应的离子方程式为CaSO4(s)＋CO32—(aq)SO42—(aq)＋CaCO3(s)，该反应的平衡常数K=____。[已知Ksp(CaCO3)=2.9×10-9，Ksp(CaSO4)=9.1×10-6]

⑷(NH4)2SO4在工农业生产中有多种用途。

①将黄铜精矿（主要成分Cu2S）与硫酸铵混合后在空气中进行焙烧，可转化为硫酸铜同时产生氨气。该反应的化学方程式为________。

②研究硫酸铵的分解机理有利于对磷石膏的开发。在500℃下硫酸铵分解过程中得到4种产物，其含氮物质随时间变化关系如图甲所示。写出该条件下硫酸铵分解的化学方程式，并用单线桥标出电子转移的方向及数目：_____________。

③(NH4)2SO4是工业制备K2SO4的重要原料。根据图乙中相关物质的溶解度曲线，简述工业上制备K2SO4晶体的设计思路：___________。

Answer 1

【答案】 2a+2b+c 温度过高(NH4)2SO3会分解（或水解），浓度减小（或温度升高氧气在溶液中溶解度降低） 3138 2Cu2S＋2(NH4)2SO4＋5O24CuSO4＋4NH3＋2H2O 配制较高温度（80℃-100℃）下的硫酸铵、氯化钾饱和混合溶液，冷却结晶，过滤、洗涤

【解析】（1）已知：①SO2(g)＋NH3·H2O(aq)＝NH4HSO3(aq) △H1=akJ·mol-1 ②NH3·H2O(aq)＋NH4HSO3(aq)＝(NH4)2SO3(aq)＋H2O(l) △H2=bkJ·mol-1 ③2(NH4)2SO3(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq) △H3=ckJ·mol-1 ，根据盖斯定律：①×2+②×2+③得反应2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l)的△H=（2a+2b+c）kJ·mol-1；

(2) (NH4)2SO3受热易分解，(NH4)2SO3为弱酸弱碱盐，水解吸热，气体的溶解度随温度升高而减小，故当温度超过60℃时，(NH4)2SO3氧化速率下降的原因可能是温度过高(NH4)2SO3会分解（或水解），浓度减小（或温度升高氧气在溶液中的溶解度降低）；

（3）反应：CaSO4(s)＋CO32—(aq)SO42—(aq)＋CaCO3(s)的平衡常数；

(4)①Cu2S与硫酸铵混合后在空气中进行焙烧生成硫酸铜和氨气，利用化合价升降法配平，该反应的化学方程式为2Cu2S＋2(NH4)2SO4＋5O24CuSO4＋4NH3＋2H2O；②分析图甲可知0.4mol硫酸铵在500℃下分解，反应进行到60min时，消耗0.3mol硫酸铵，生成0.4mol氨气和0.1mol氮气，即3mol硫酸铵分解生成4mol氨气和1mol氮气，氮元素的化合价由硫酸氨中的-3价升高到氮气的0价，失去6mol电子，根据电子守恒推出3mol硫酸根中硫元素的化合价由+6价降低为+4价，生成3mol二氧化硫，结合原子守恒推断另一种产物为水；③根据图乙可知相同温度下溶解度：硫酸铵>氯化钾>硫酸钾，则由(NH4)2SO4、KCl为原料制备K2SO4的实验方案为配制较高温度(80℃-100℃)下的硫酸铵、氯化钾饱和混合溶液，冷却结晶、过滤、洗涤。