氨气与二氧化硫反应的原理
氨气与二氧化硫反应的原理是“酸碱中和”:
氨气过量的话生成亚硫酸铵(氨气:二氧化硫>=2:1,物质的量之比)
二氧化硫过量生成亚硫酸氢铵(氨气:二氧化硫<=1:1)
氨气:二氧化硫在2:1和1:1之间生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵的混合物。
(1)氨气 NH3,无色气体。有强烈的刺激气味。密度 0.7710。相对密度0.5971(空气=1.00)。易被液化成无色的液体。在常温下加压即可使其液化(临界温度132.4℃,临界压力11.2兆帕,即112.2大气压)。沸点-33.5℃。也易被固化成雪状固体。熔点-77.75℃。溶于水、乙醇和乙醚。在高温时会分解成氮气和氢气,有还原作用。有催化剂存在时可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。可由氮和氢直接合成而制得,能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入过多,能引起肺肿胀,以至死亡 。
(2)二氧化硫SO2,又称亚硫酸酐,是最常见的硫氧化物,硫酸原料气的主要成分。二氧化硫是无色气体,有强烈刺激性气味,是大气主要污染物之一。火山爆发时会喷出该气体,在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物,因此燃烧时会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中,会形成亚硫酸(酸雨的主要成分)。若在催化剂(如二氧化氮)的存在下,SO2进一步氧化,便会生成硫酸(H2SO4),碰到皮肤会腐蚀使用时要小心。
设0.09molSO2能产生沉淀的质量为X克
SO2---------BaSO3
1-----------------217
0.09 -------------X
X=19.53g
硫酸钡的质量=21.86-19.53=2.33克
亚硫酸根的物质的量=19.53/217=0.09mol
硫酸根的物质的量=2.33/233=0.01mol
产生0.16molNH3,硫酸铵产生的NH3是0.01*2=0.02摩尔,剩余0.16-0.02=0.14摩尔,亚硫酸铵的物质的量=0.14-0.09=0.05摩尔,亚硫酸氢铵的物质的量=0.09-0.05=0.04摩尔
铵盐溶液中各溶质成分与物质的量浓度之比:(NH4)2SO3 : NH4HSO3 :(NH4)2SO4=5:4:1
铵盐的混合物中为何没有硫酸氢铵?
硫酸氢铵相当于一元强酸,如果有硫酸氢铵,它还会和亚硫酸盐反应,放出SO2。
好的,那么把氮气转化为氮的化合物,常见的有氨气,和氮氧化物。
氨气的工业制法是用氮气和氢气在高温下,用铂铑合金催化:N2+3H2<=高温,催化剂=>2NH3
还有就是课本上的例子,雷雨过后庄稼生长的快。是由于在雷电的作用下,氮气和氧气形成了氮氧化物,溶于水生成硝酸盐。N2+O2<=放电=>2NO,然后NO被空气氧化成NO2,NO2溶水变硝酸。
这两个随便写。
其实生物课本上的根瘤固氮就是把工业制氨气的反应条件换成细菌就好了。
2)NO2中的N是+4价,没有对应的酸根。与之相邻的两个价态+5,+3价有硝酸根和亚硝酸根。题目提示你,生成等物质的量的两种盐。那么就是NO2从+4价,一个失电子,变为硝酸根,另外一个得电子变为亚硝酸根。1个:1个,就是等物质的量。由于是用氢氧化钠吸收,所以是硝酸钠和亚硝酸钠。
NO不溶于碱,是什么意思?NO2能溶于氢氧化钠,因为NO2溶水能产生硝酸和亚硝酸。NO不溶于碱就标示NO不和水反应,或者是NO溶水之后不能形成酸。
那么NO和(NH4)2SO3反应,其中NH4+和亚硫酸根都具有还原性,到底是NH4+失电子还是SO3-中的S失电子?我觉得这个题最难的在这里,别的还好说
如果是NH4+失电子,那么N元素一得一失,最后变成0价,单质气体N2也是无害的。那我们尝试一下配平:
3NO+(NH4)2SO3==2N2+3H2O+H2SO3
但是要注意!H2SO3不稳定会分解成SO2和水,这样就不只一种气体了,SO2也不是单质,SO2还有害。跟已知相矛盾,因此该假设不成立。
那么只能是亚硫酸根中的硫做还原剂,NO被还原为N2,铵根无变化,亚硫酸根被氧化为硫酸根。方程很好配平。我就不写了。
3)亚硫酸氢铵:亚硫酸铵 的比值越小,吸收越彻底。那我们看看这个比值如何才能小。对于一个分数来说,分子缩小或者分母扩大。分数值变小。
也就是说亚硫酸氢铵少或者亚硫酸铵多。有利于吸收。推论1.
在上面一问我们分析过了,NO的吸收是氧化还原反应,因此越容易吸收就表示这个反应越容易进行。在面对同一个氧化剂的时候,还原性强的优先反应。根据推论1,亚硫酸铵多有利于吸收,亚硫酸铵还原性强。
把酸式盐转化成正盐,加对应的碱。加氨水。由于氨水不是强碱,所以你要加浓氨水,促进酸式盐的彻底转化。
4)这个计算基本上没什么难点。对于列方程(是数学方程,不是化学方程式)解题来说,主要是找到等量关系。
你设样品中,亚硫酸铵有xmol,亚硫酸氢铵有ymol,硫酸铵有zmol,
那么根据S守恒,可以得到第一个等量关系:x+y=2.016÷22.4,注意题目给的是体积,要转化成物质的量。
硫酸铵可以一步算出,24.19g沉淀是亚硫酸根和硫酸跟形成的,亚硫酸根已经知道是2.016÷22.4 mol,因此减去亚硫酸钡,即可知道硫酸钡的质量。
然后根据电荷守恒,把硫酸铵能释放的氨气减掉,可以再得到一个方程。因为我懒得计算,我给你列个式子。
亚硫酸铵有2个NH4+,可以释放2xmol的氨气,亚硫酸氢铵有1个NH4,释放Ymol氨气。
他俩释放的氨气+硫酸铵释放的=4.704÷22.4
现在硫酸铵可以根据硫酸钡算出来。因为硫酸钡我没计算,你自己算算就好了,把这两个方程联立,就好了。
SO2溶于水生成亚硫酸,显酸性,NH3溶于水,生成氨水,呈碱性,酸碱中和发生反应,生成水与亚硫酸铵.
2NH3+SO2+H2O=(NH4)2SO3
NH3+SO2+H2O=NH4HSO3
SO2与NO2
通入氧气,发生反应2NO+O2==2NO2,NO2+SO2==NO+SO3
NO相当于是催化剂2SO2+O2==NO==2SO3
出现红棕色气体,说明发生反应2NO+O2==2NO2
设2.00g矿石样品中FeS2的质量为m,则
2FeS2~Fe2O3 △m
240g 160g 80g
m 0.44g
m=
| 240g×0.44g |
| 80g |
所以该黄铁矿中FeS2的质量分数为
| 1.32g |
| 2.00g |
故答案为:66%;
(2)根据S元素守恒,利用关系式发计算,反应的关系式为:FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4~(NH4)2SO4
设制取硫酸铵时硫酸的利用率为x,
S~SO2~SO3~H2SO4~(NH4)2SO4
32g 132g
70t×35%×80%×x 72.8t
| 32g |
| 70t×35%×80%×x |
| 132g |
| 72.8t |
x=90.04%
故答案为:90.04%;
(3)设FeS2为1 mol,完全煅烧需要的n(O2)=2.75 mol,n(SO2)=2mol;过量20%所需空气为:n(空气)=2.75÷0.2×1.2=16.5 mol,则混合物气体中氧气为16.5mol×
| 1 |
| 5 |
| 4 |
| 5 |
| 0.55mol×32g/mol+13.2mol×28g/mol+2mol×64g/mol |
| 0.55mol+13.2mol+2mol |
=32.71g/mol,所以煅烧后的混合气体平均相对分子质量为32.71,故答案为:32.71;
(4)设0.09molSO2能产生沉淀的质量为Xg
SO2 ~BaSO3
1mol 217g
0.09mol X
X=19.53g
所以沉淀中有硫酸钡和亚硫酸钡,硫酸钡的质量为21.86g-19.53g=2.33g,
硫酸根的物质的量为
| 2.33g |
| 233g/mol |
| 19.53g |
| 217g/mol |
所以(NH4)2SO4的物质的量为0.01mol,(NH4)2SO4产生的NH3是0.01mol×2=0.02mol;
共产生0.16molNH3,其他成分产生氨气0.16mol-0.02mol=0.14mol,亚硫酸根与铵根为9:14,所以成份还有:亚硫酸铵和亚硫酸氢铵;
设亚硫酸铵和亚硫酸氢铵的物质的量分别为:X、Y,则
X+Y=0.09mol,
2X+Y=0.14mol,
解得:X=0.05mol,Y=0.04mol,
铵盐溶液中各溶质成分与物质的量浓度之比:c[(NH4)2SO3]:c(NH4HSO3):c[(NH4)2SO4]=5:4:1;
答:铵盐溶液中各溶质成分与物质的量浓度之比:c[(NH4)2SO3]:c(NH4HSO3):c[(NH4)2SO4]=5:4:1.
②CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)△H=-402.0kJ/mol
③2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s)△H=-2314.8kJ/mol
根据盖斯定律,③-①×2+②×2得:2CaCO3(S)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(S)+2CO2(g)
△H=(-2314.8kJ/mol)-(-178.3kJ/mol)×2+(-402.0kJ/mol)×2=-2762.2 kJ/mol;
根据方程式和平衡常数的概念写出平衡常数表达式:K=
| c2(CO2) |
| c(O2)?c2(SO2) |
故答案为:2CaCO3(S)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(S)+2CO2(g)△H=-2762.2 kJ/mol;
| c2(CO2) |
| c(O2)?c2(SO2) |
(2)根据测定步骤可知反应原理为(NH4)2SO3与盐酸反应生成二氧化硫、氯化铵和水,二氧化硫易被氧化,
要防氧化,煮沸,二氧化硫逸出,加入足量的氯化钡,硫酸铵和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,称量硫酸钡的质量可计算出硫酸铵的质量,
进而计算出硫酸铵的质量分数;
从以上分析可知,要想准确,必须把亚硫酸铵除尽且不会转化为硫酸根离子,故步骤②加入油层形成保护膜,防止二氧化硫被氧化为硫酸根离子,
煮沸,赶走溶液中的二氧化硫,防止被氧化造成误差;过滤后沉淀表面有滤液中的杂质,故需要洗涤,然后干燥得到纯净的硫酸钡沉淀;故步骤④
两步操作为:洗涤、干燥;
23.3g为硫酸钡的质量,则硫酸钡的物质的量为:
| 23.3g |
| 233g/mol |
硫酸铵的质量分数为:
| 13.2g |
| 13.9g |
故答案为:使生成的SO2完全逸出,防止SO2被氧化造成误差;洗涤;干燥; 95%;
(3)高温下用水煤气将SO2还原为S的方程式为:2CO+SO2=S+2CO2,2H2+SO2=S+2H2O,从方程式可看出水煤气和二氧化硫按2:1恰好完全反应,
气配比最适宜为0.75,即水煤气和二氧化硫的体积比为:(30%×90%):40%×15%=27:6,即水煤气远过量,从平衡角度看,提高一种反应物的浓度,
可提高另一种物质的转化率,
故答案为:还原气体过量可以提高SO2的转化率;
(4)电解池中阳极和电源正极相连,失去电子,发生氧化反应,电解NaHSO3溶液可制得硫酸,硫的化合价升高,所以阳极是HSO3-溶液失去电子被氧化生成SO42-,则阳极电极反应式是:HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+,
故答案为:HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+.