Question

18．由于工業(yè)發(fā)展，燃燒設備不斷增多，設備規(guī)模不斷增大．這些工廠排放的煙氣中都會有大量的SO₂廢氣．據(jù)統(tǒng)計，我國1995年工業(yè)SO₂的排放量為1396萬噸，2006年工業(yè)SO₂的排放量達到了3800萬噸，由于SO₂的污染，我國每年損失高達1100億元．
（1）寫出兩個工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生SO₂的實例：
①化石燃料的燃燒．
②含硫礦石的冶煉．
（2）防治SO₂污染可采用的措施有（寫出三種）：
①減少化石燃料的燃燒，大量使用清潔能源、②提高煤的燃燒利用率、③進行脫硫處理．
（3）濕式石灰石-石膏法脫硫工藝是煙氣脫硫技術中最成熟的一種方法．其工藝流程是：煙氣經(jīng)鍋爐預熱器出來，進入電除塵器除掉大部分粉煤灰煙塵，再經(jīng)過一個專門的熱交換器，然后進入吸收塔，煙氣中的SO₂與含有石灰石的漿液進行氣液接觸，通入空氣后生成石膏（CaSO₄•2H₂O），經(jīng)脫硫的煙氣，應用循環(huán)氣體加熱器進行再加熱，進入煙囪，排入大氣．
①寫出濕法石灰石-石膏法脫硫所涉及的化學反應方程式：SO₂+CaCO₃=CaSO₃+CO₂，2CaSO₃+O₂+4H₂O=2（CaSO₄•2H₂O）．
②用石灰石漿液作SO₂吸收劑而不用熟石灰吸收SO₂的原因是：用石灰石漿液的成本較低．
③上述過程中得到的石膏，如果含氯化合物（主要來源于燃料煤）超過雜質(zhì)極限值，則石膏產(chǎn)品性能變壞．工業(yè)上消除可溶性氯化物的方法是用水洗滌．
（4）某化學興趣小組為了測定煙氣脫硫所得石膏的組成（CaSO₄•xH₂O）即測定x值，做如下實驗：將石膏加熱使之脫水，加熱過程中固體的質(zhì)量與時間的變化關系如圖所示．數(shù)據(jù)表明當固體的質(zhì)量為2.72g后不再改變．求：
①石膏的化學式．   
②圖象中AB段對應化合物的化學式．

Answer 1

分析 （1）含硫的礦物燃燒或者含硫礦石的冶煉都會產(chǎn)生二氧化硫；
（2）依據(jù)減少二氧化硫的排放入手分析防治SO₂污染可采用的措施；
（3）①濕法石灰石-石膏法脫硫，該過程中，二氧化硫與亞硫酸鈣反應生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣不穩(wěn)定容易被空氣中氧氣氧化生成硫酸鈣；
②依據(jù)生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益解答；
③硫酸鈣微溶于水，而氯化物易溶于水；
（4）根據(jù)題意可知加熱前和加熱后質(zhì)量的減少量就是生成水的質(zhì)量，由實驗數(shù)據(jù)知3.44g CaSO₄•xH₂O完全分解得到無水CaSO₄2.72g，可知生成水的質(zhì)量為：3.44g-2.72g=0.72g，由水的質(zhì)量和硫酸鈣的質(zhì)量可推算出生石膏的化學式，再根據(jù)A-B段時石膏的質(zhì)量為2.90g，其中CaSO₄2.72g，H₂O0.18g，所以圖象中產(chǎn)生AB段的原因是石膏的質(zhì)量為2.90g，其中CaSO₄2.72g，H₂O 為0.18g．此時其化學式可表示為2CaSO₄•H₂O．

解答 解：（1）工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生含硫礦石的燃燒和冶煉是排放二氧化硫的主要途徑；要減少二氧化硫的污染，應從減少二氧化硫的排放入手，可以采取的措施有：減少化石燃料的燃燒，大量使用清潔能源；提高煤的燃燒利用率；進行脫硫處理等；
故答案為：①化石燃料的燃燒； ②含硫礦石的冶煉；
（2）防治SO₂污染，可減少化石燃料的燃燒，大量使用清潔能源；提高煤的燃燒利用率；進行脫硫處理等，
故答案為：減少化石燃料的燃燒，大量使用清潔能源；提高煤的燃燒利用率；進行脫硫處理；
（3）①二氧化硫與碳酸鈣反應生成亞硫酸鈣與二氧化碳，反應方程式為：SO₂+CaCO₃=CaSO₃+CO₂，亞硫酸鈣在水存在的條件下被氧氣氧化生成CaSO₄•2H₂O，反應方程式為：2CaSO₃+O₂+4H₂O=2（CaSO₄•2H₂O），
故答案為：SO₂+CaCO₃=CaSO₃+CO₂，2CaSO₃+O₂+4H₂O=2（CaSO₄•2H₂O）；
②二氧化硫雨石灰漿、熟石灰都反應，但石灰石漿液的價格低，故答案為：用石灰石漿液的成本較低；
③硫酸鈣微溶于水，氯化物易溶于水，可用水洗滌，故答案為：用水洗滌；
（4）①石膏加熱分解減少的質(zhì)量就是水的質(zhì)量，已知3.44g CaSO₄•xH₂O完全分解得到無水CaSO₄2.72g，則：
CaSO₄•xH₂O═CaSO₄+xH₂O
136               18x
2.72             0.72
解得x=2 所以石膏的化學式為CaSO₄•2H₂O；
答：石膏的化學式為CaSO₄•2H₂O；
②由實驗數(shù)據(jù)知在A-B段時石膏的質(zhì)量為2.90g，其中CaSO₄2.72g，H₂O為2.90g-2.72g=0.18g．CaSO₄的物質(zhì)的量為$\frac{2.72g}{136g/mol}$=0.02mol，H₂O的物質(zhì)的量為$\frac{0.18g}{18g/mol}$=0.01mol，此時其化學式可表示為2CaSO₄•H₂O，
答：圖象中AB段對應化合物的化學式為2CaSO₄•H₂O．

點評 本題考查煤的綜合利用，為高頻考點，側重于學生的分析能力、計算能力的考查，題目涉及到二氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染及防治，氧化還原方程式的書寫和結晶水合物的判斷，題目難度中等，解題的關鍵是明確物質(zhì)的性質(zhì)，注意（4）題為易錯點．