题目内容

15.工业尾气中含有的SO2对环境有害,采取合理的方法可以将其转化为硫化钙、硫酸钾等有用的物质,其一种转化路线如图所示:

(1)通入空气的目的是提供氧化剂O2,将CaSO3氧化为CaSO4;
得到的固体产物A是CaSO4(写化学式).
(2)反应Ⅰ的化学方程式为NH4HCO3+NH3+CaSO4=CaCO3+(NH4)2SO4,该反应需在60℃~70℃下进行,温度不能高于70℃的原因是防止NH4HCO3分解.
(3)固体A与焦炭一起焙烧生成CaS和CO,该反应的化学方程式CaSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+4CO↑.
(4)滤液B中除H+、OH-、K+、SO42-外,还含有的离子有NH4+、Cl-.

分析 利用碳酸钙处理工业尾气中的SO2制备CaSO4,具体流程分析为在高温下,CaCO3、SO2和含有O2的空气混合充分反应可得到CaSO4和CO2,在所得CaSO4固体中加入NH4HCO3并同时通入NH3,然后溶解并过滤除去CaCO3不溶物,滤液中加入KCl,并通过过滤得到K2SO4晶体;
(1)利用CaCO3吸收SO2的最终产物为CaSO4,这是氧化过程,需要提高氧化剂;
(2)根据流程图可知CaSO4、NH4HCO3及NH3,反应生成了CaCO3不溶物和(NH4)2SO4,可根据原子守恒写出此反应方程式;反应物NH4HCO3稳定性较差,由反应应在低温下进行;
(3)K2SO4与C混合加热生成CaS和CO,发生的是氧化还原反应,可结合电子守恒和原子守恒配平此反应方程式;
(4)可根据原子守恒判断滤液的成分.

解答 解:利用碳酸钙处理工业尾气中的SO2制备CaSO4,具体流程分析为在高温下,CaCO3、SO2和含有O2的空气混合充分反应可得到CaSO4和CO2,在所得CaSO4固体中加入NH4HCO3并同时通入NH3,然后溶解并过滤除去CaCO3不溶物,滤液中加入KCl,并通过过滤得到K2SO4晶体;
(1)氧气有强氧化性,可将+4价S氧化为+6价,得到稳定的硫酸盐,根据化学反应的本质和原子守恒可知混合物高温下生成了CO2和CaSO4,故答案为:提供氧化剂O2,将CaSO3氧化为CaSO4;CaSO4;
(2)反应Ⅰ有CaSO4、NH4HCO3及NH3,反应生成了CaCO3不溶物和(NH4)2SO4,化学方程式为:NH4HCO3+NH3+CaSO4=CaCO3+(NH4)2SO4;因NH4HCO3受热易分解,反应需要控制在60℃~70℃下进行,故答案为:NH4HCO3+NH3+CaSO4=CaCO3+(NH4)2SO4;防止NH4HCO3分解;
(3)K2SO4与C混合加热生成CaS和CO,此反应方程式为:CaSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+4CO↑(;答案为:CaSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+4CO↑(;
(4)反应Ⅰ中生成的(NH4)2SO4和KCl的水溶液混合发生反应Ⅱ,除去K2SO4晶体,滤液里主要含有NH4+、Cl-及H+、OH-、K+、SO42-等,滤液中还应有NH4+、Cl-,故答案为:NH4+、Cl-.

点评 本题难度不大,考查元素及其化合物的性质,掌握常见化学物质的性质和用途、理解并能灵活运用质量守恒定律、根据微观示意图正确判断所涉及分子的构成是正确解答本题的关键.

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