题目内容

20．以硫酸工艺的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCl为原料可以合成有重要用途的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质，合成路线如图1：

（1）写出反应Ⅰ的化学方程式2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2．
（2）反应Ⅱ中需要向溶液中加入适量的对苯二酚，其作用是b（选填序号）．
a．使SO2更易被氨水吸收  b．防止亚硫酸铵被氧化  c．防止生成亚硫酸氢铵
（3）反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4．
（4）反应Ⅴ在25℃、40%乙二醇溶液中进行，不断有硫酸钾晶体从溶液中析出而氯化铵不析出，其原因是K2SO4在40%的乙二醇溶液中溶解度更小；已知氯化铵的溶解度随温度的升高而升高，则多量硫酸钾晶体析出后，要从溶液中再析出氯化铵晶体，可采用的方法是c（选填序号）．
a．蒸发结晶      b．升温结晶     c．蒸发浓缩，降温结晶
（5）图2所示广口瓶里盛有50mL1.000mol/L酸性KMnO4溶液，若通过a L尾气时溶液紫红色恰好褪去，则尾气中SO2的含量为$\frac{8}{a}$g/L．用该装置测定尾气中SO2的含量，试剂还可以是c（选填序号）．
a．滴有酚酞的NaOH溶液     b．BaCl2溶液       c．滴有淀粉的碘水
（6）该工艺流程中，可循环利用的物质有CaCO3、反应Ⅱ和反应Ⅴ的余液．

分析 根据流程图知，反应I中反应物为碳酸钙、二氧化硫和氧气，生成物是二氧化碳、硫酸钙，反应方程式为2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2；二氧化硫和氨水混合得到亚硫酸氨，反应II的方程式为SO2+2NH3．H2O=（NH4）2SO3．H2O，CaSO4和焦炭在高温下反应生成CaS和CO，反应III为CaSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+4CO↑；
CaSO4和NH4HCO3、NH3反应生成CaCO3和（NH4）2SO4，反应IV为CaSO4+NH4HCO3+NH3=CaCO3+（NH4）2SO4，（NH4）2SO4和KCl反应生成NH4Cl和K2SO4，反应V方程式为2KCl+（NH4）2SO4=K2SO4+2NH4Cl，据此分析解答．

解答 解：根据流程图知，反应I中反应物为碳酸钙、二氧化硫和氧气，生成物是二氧化碳、硫酸钙，反应方程式为2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2；二氧化硫和氨水混合得到亚硫酸氨，反应II的方程式为SO2+2NH3．H2O=（NH4）2SO3．H2O，CaSO4和焦炭在高温下反应生成CaS和CO，反应III为CaSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+4CO↑；CaSO4和NH4HCO3、NH3反应生成CaCO3和（NH4）2SO4，反应IV为
CaSO4+NH4HCO3+NH3=CaCO3+（NH4）2SO4，（NH4）2SO4和KCl反应生成NH4Cl和K2SO4，反应V方程式为2KCl+（NH4）2SO4=K2SO4+2NH4Cl，
（1）通过以上分析知，该反应方程式为2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2，故答案为：2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2；
（2）亚硫酸根离子不稳定，易被空气氧化，对二苯酚能被空气氧化，加入对二苯酚能防止亚硫酸氨被氧化，故选b；
（3）反应III为，CaSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+4CO↑，该反应中硫酸钙是氧化剂、C是还原剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：4，故答案为：1：4；
（4）溶解度小的先析出，析出硫酸钾而不析出氯化铵，说明K2SO4在40%的乙二醇溶液中溶解度更小，
氯化铵的溶解度随温度的升高而升高，要使氯化铵析出，应该降低氯化铵的溶解度，所以应该采用蒸发浓缩、冷却降温的方法，故答案为：K2SO4在40%的乙二醇溶液中溶解度更小；c；
（5）高锰酸钾和二氧化硫反应方程式为2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4，
根据方程式知，n（SO2）=$\frac{1.000mol/L×0.05L}{2}×5$=0.125mol，其质量=0.125mol÷64g/mol=8g，
其含量=$\frac{8g}{aL}$=$\frac{8}{a}$g/L；
二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱反应，具还原性，能被强氧化剂氧化，
a．亚硫酸钠溶液呈碱性，反应后溶液仍然呈红色，只是淡一些，无法测定二氧化硫含量，故错误；
b．亚硫酸酸性小于盐酸，则二氧化硫和氯化钡溶液不反应，则无法测定二氧化硫含量，故错误；
c．碘具有氧化性，能氧化二氧化硫，自身被还原生成碘离子，所以溶液褪色，可以测定二氧化硫含量，故正确；
故答案为：$\frac{8}{a}$；c；
（6）根据图知，反应II和反应V的余液中含有部分分子，则可以循环利用的有：CaCO3、反应Ⅱ和反应Ⅴ的余液，故答案为：CaCO3、反应Ⅱ和反应Ⅴ的余液．

点评 本题考查氨气的制备以及分离提纯实验，为高频考点，侧重考查学生分析问题解决问题的能力，明确流程图中发生的反应及物质性质、物质分离提纯方法是解本题关键，难点是判断溶液中溶质成分及发生的反应，题目难度中等．

练习册系列答案
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（2）该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：1；
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15．关于化学键的下列表述中，正确的是（　　）
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