Question

11．脫去冶金工業排放煙氣中SO₂的方法有多種．
（1）熱解氣還原法．已知CO還原SO₂生成S（g）和CO₂過程中，每轉移1mol電子需吸收2.0kJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0kJ•mol^-1．
（2）離子膜電解法．利用硫酸鈉溶液吸收SO₂，再用惰性電極電解．將陰極區溶液導出，經過濾分離硫磺后，可循環吸收利用，裝置如圖1所示，則陰極的電極反應式為SO₂+4H⁺+4e^-=S+2H₂O，陽極產生氣體的化學式為O₂．
（3）氧化鋅吸收法．配制ZnO懸濁液（含少量MgO、CaO），在吸收塔中封閉循環脫硫，發生的主要反應為ZnO+SO₂=ZnSO₃（s），測得pH、吸收效率η隨時間t的變化如圖2所示．

①該反應常溫能自發進行的原因是△H＜0．
②純ZnO的懸浮液pH約為6.8，結合圖2和圖3，下列說法正確的是AC．
A．向ZnSO₃與水混合體系中加稀硫酸，硫元素會以SO₂形式逸出
B．pH-t曲線ab段發生的主要反應為ZnO+SO₂=ZnSO₃
C．pH-t曲線cd段發生的主要反應為ZnSO₃+SO₂+H₂O=Zn （HSO₃）₂
D．pH=7時，溶液中c（SO₃^2-）=c（HSO₃^-）
③為提高SO₂的吸收效率η，可采取的措施為AB．
A．增大懸濁液中ZnO的量
B．適當提高單位時間內煙氣的循環次數
C．調節溶液的pH至6.0以下．

Answer 1

分析 （1）已知CO還原SO₂生成S（g）和CO₂過程中，每轉移1mol電子需吸收2.0kJ的熱量，則轉移2mol電子需要吸收能量8KJ，依據熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態和對應反應的焓變寫出；
（2）陰極是二氧化硫在酸性溶液中得到電子生成單質硫，陽極發生氧化反應，溶液中氫氧根離子失去電子生成氧氣；
（3）①根據△G=△H-T•△S判斷，反應能自發進行，必須滿足△H-T•△S＜0；
②A．向ZnSO₃與稀硫酸反應生成硫酸鋅二元化氣體和水；
B．ab段溶液的pH大于7，ZnO的懸浮液pH約為6.8，配制的ZnO懸濁液含少量MgO、CaO，在ab段應該為氧化鈣與二氧化硫的反應；
C．cd段溶液的pH介于4～6之間，結合圖3可知，該pH條件下溶液中主要存在亞硫酸氫根離子，則pH-t曲線cd段發生反應為亞硫酸鋅與二氧化硫反應生成亞硫酸氫鋅；
D．根據圖3可知，當溶液的pH=7時，溶液的亞硫酸氫根離子稍大于亞硫酸根離子；
③根據圖2中SO₂的吸收效率η與時間、溶液的pH的關系對各選項進行判斷．

解答 解：（1）CO還原SO₂生成S（g）和CO₂過程中，每轉移1mol電子需吸收2.0kJ的熱量，則轉移4mol電子需要吸收能量8KJ，依據熱化學方程式書寫方法得到熱化學方程式為：2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0 kJ•mol^-1，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0 kJ•mol^-1；
（2）陰極是二氧化硫在酸性溶液中得到電子生成單質硫，電極反應為：SO₂+4H⁺+4e^-═S+2H₂O；陽極氫氧根離子失去電子生成O₂，
故答案為：SO₂+4H⁺+4e^-═S+2H₂O；O₂；
（3）①反應能夠自發進行，必須滿足：△G=△H-T•△S＜0，由于反應ZnO+SO₂=ZnSO₃（s）的△S＜0，則-T•△S＞0，該反應在常溫下能夠進行，則必須滿足：△H＜0，
答案為：△H＜0；        
 ②A．向ZnSO₃與水混合體系中加稀硫酸，二者反應生成硫酸鋅二元化氣體和水，故A正確；
B．ab段溶液的pH大于7，ZnO的懸浮液pH約為6.8，配制的ZnO懸濁液含少量MgO、CaO，在ab段應該為氧化鈣與二氧化硫的反應，即：：ZnO+SO₂=ZnSO₃，故B錯誤；
C．cd段溶液的pH介于4～6之間，結合圖3可知，該pH條件下溶液中主要存在亞硫酸氫根離子，則pH-t曲線cd段發生的主要反應為：ZnSO₃+SO₂+H₂O=Zn （HSO₃）₂，故C正確；
D．根據圖3可知，當溶液的pH=7時，溶液的亞硫酸氫根離子稍大于亞硫酸根離子，即：c（SO₃^2-）＜c（HSO₃^-），故D錯誤；
故答案為：AC；         
③A．增大懸濁液中ZnO的量，可以充分吸收二氧化硫，從而提高吸收效率，故A正確；
B．適當提高單位時間內煙氣的循環次數，可以使二氧化硫充分吸收，從而提高了二氧化硫的吸收效率，故B正確；
C．根據圖2中吸收效率與溶液的Ph關系看，溶液的pH越低，吸收效率越低，所以溶液的pH在6.0以下時吸收效率降低，故C錯誤；
故答案為：AB．

點評 本題考查了二氧化硫的污染與治理、化學平衡的調控作用等知識，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力，注意掌握二氧化硫的治理原理，明確化學平衡的調控方法．