Question

9．城市生活垃圾的处理是世界性难题，某垃圾处理厂对生活垃圾进行处理与综合利用的部分流程如下：

资料1：垃圾焚烧产生的烟气中含有SO₂、HCl等有害气体．
资料2：+2价的铁元素容易被空气中的氧气氧化．
回答下列问题：（1）焚烧垃圾发电厂是将垃圾焚烧后获得的热能，最终转化为电能；
（2）在上述流程的“吸收”步骤中，石灰浆的作用是Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃+H₂O（或Ca（OH）₂+2HCl=CaCl₂+H₂O）；（用其中任1个反应的化学方程式表示）
（3）在上述流程的“溶解”步骤中，发生反应的化学方程式除Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄外还有2个反应，其中有单质生成的化学方程式是Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（4）将所得硫酸亚铁溶液在氮气环境中加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体，其中氮气的作用是保护气，避免+2价的铁元素被空气中的氧气氧化 ；
（5）经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO₄•7H₂O、FeSO₄•4H₂O和FeSO₄•H₂O．硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如表所示：
（仅在56.7℃或64℃温度下可同时析出两种晶体）．

温度/℃	0	10	30	50	56.7	60	64	70	80	90
溶解度/g	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2	35.3	35.6	33.0	30.5	27.0
析出晶体	FeSO4•7H2O				FeSO4•4H2O			FeSO4•H2O

若需从硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO₄•4H₂O，应控制的结晶温度（t）的范围为不超过64℃；
（6）将无水硫酸亚铁（FeSO₄）隔绝空气加强热，生成产物有三氧化二铁和其它二种硫的氧化物，试写出该反应的化学方程式2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．

Answer 1

分析 （1）发电厂是利用垃圾焚烧产生的热能转变为电能；
（2）根据石灰浆是碱性分析；
（3）根据溶解过程中发生的化学反应来分析；
（4）根据氮气的化学性质来分析；
（5）根据图表中的信息可以知道当温度大于64℃时产生了FeSO₄•4H₂O，可以据此解答该题；
（6）根据题给的信息可以判断无水硫酸亚铁（FeSO₄）隔绝空气加强热，生成产物有三氧化二铁、二氧化硫和三氧化硫，可以据此写出该反应的化学方程式．

解答 解：（1）发电厂是利用垃圾焚烧产生的热能转变为电能；故填：热；
（2）石灰浆显碱性，能够吸收酸性气体，所以吸收步骤中，石灰浆的作用是除去烟气中含有的SO₂、HCl；故填：Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃+H₂O（或Ca（OH）₂+2HCl=CaCl₂+H₂O）；
（3）溶解步骤中，硫酸与铁反应，生成氢气，所以产生的H₂的化学方程式为Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑； 故填：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（4）氮气的化学性质稳定，其中氮气的作用是作保护气，避免+2价的铁元素被空气中的氧气氧化；故填：保护气，避免+2价的铁元素被空气中的氧气氧化；
（5）根据图表中的信息可以知道当温度大于64℃时产生了FeSO₄•4H₂O，所以应该将温度控制在64℃以下；故填：不超过64℃；
（6）通过题给的信息可以判断无水硫酸亚铁（FeSO₄）隔绝空气加强热，生成产物有三氧化二铁和三氧化硫，在氧化还原反应中，若有元素的化合价升高，必有元素的化合价降低，且元素化合价升降总数相等，所以结合元素化合价的变化可以知道，铁元素的化合价由+2变成了+3价，所以反应中有二氧化硫生成，硫元素的化合价由+6降低到+4，所以根据质量守恒定律可以判断在该反应中还生成了三氧化硫，所以该反应的化学方程式为：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．故填：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．

点评 在解此类题时，应掌握化学方程式的书写、盐的化学性质等知识，并学会分析信息、提取信息，并根据所学知识结合所给信息进行解答．此题涉及的知识点较多，有一定的难度，需要同学们能够掌握全面的知识．