Question

SO₂是主要大氣污染物之一．工業(yè)上煙氣脫硫的方法如下：

方法一	石灰-石膏法：用石灰漿吸收SO2轉化為石膏
方法二	堿發(fā)：用NaOH溶液吸收SO2轉化為Na2SO3

請回答下列問題：
（1）石灰-石膏法的流程如圖：．
該法原料便宜，產(chǎn)物有利用價值．寫出氧化室中發(fā)生反應的化學方程式

 

．

（2）堿法的流程如圖：．該法吸收快，效率高．若在操作中持續(xù)通入含SO₂的煙氣，則最終產(chǎn)物為

 

．操作過程中測得吸收塔內溶液pH=7，則溶液中含硫微粒的濃度由大到小的順序為

 

．
（已知：H₂SO₃K_a1=1.3×10^-2，K_a2=6.2×10^-8）．
（3）工業(yè)上在石灰-石膏法和堿法的基礎上，結合兩種方法的優(yōu)點，設計出新的脫硫方案如下（圖1）：

其中物質Y的化學式為

 

，轉化塔中反應的化學方程式是

 

．
（4）最近利用堿法得到產(chǎn)物X的溶液電解制硫酸的工藝己被某些工廠采用．其裝置如圖2所示（電極為惰性電極）．陰極的電極反應式是

 

，透過陰離子交換膜的離子主要為

 

．該裝置使X轉化為硫酸的轉化率不會超過

 

．

Answer 1

考點：常見的生活環(huán)境的污染及治理

專題：元素及其化合物,化學應用

分析：（1）SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O，然后再將產(chǎn)物氧化，據(jù)此書寫由SO₂等生成石膏的總化學方程式；
（2）向氫氧化鈉溶液中持續(xù)通入含SO₂的煙氣最終生成亞硫酸氫鈉溶液，因為亞硫酸氫鈉溶液成酸性，則操作過程中測得吸收塔內溶液pH=7，則溶液應該為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，據(jù)此分析含硫微粒的濃度由大到小的順序；
（3）根據(jù)設計出新的脫硫方案圖得出用氫氧化鈉吸收二氧化硫生成亞硫酸鈉，再用氫氧化鈣將亞硫酸鈉轉化成亞硫酸鈣，最后在用氧氣氧化亞硫酸鈣生成石膏，據(jù)此分析解答；
（4）根據(jù)裝置圖，得出陰極為HSO₃^-得到電子生成氫氣和SO₃^2-的反應，陽極為氫氧根失電子生成氧氣和水；所以透過陰離子交換膜的離子主要為SO₃^2-從陰極移向陽極，與陽極生成的氧氣氧化成硫酸，據(jù)此分析；

解答： 解：（1）二氧化硫與Ca（OH）₂反應生成亞硫酸鈣與H₂O，亞硫酸鈣在水存在的條件下被氧氣氧化生成CaSO₄?2H₂O，發(fā)生反應為：2CaSO₃+O₂+4H₂O═2（CaSO₄?2H₂O），
故答案為：2CaSO₃+O₂+4H₂O═2（CaSO₄?2H₂O）；
（2）向氫氧化鈉溶液中持續(xù)通入含SO₂的煙氣最終生成亞硫酸氫鈉溶液，因為亞硫酸氫鈉溶液成酸性，則操作過程中測得吸收塔內溶液pH=7，則溶液應該為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，因為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉按1：1混合，由于亞硫酸根的水解程度大于亞硫酸氫根的電離程度所以溶液仍然成堿性，要使pH=7，則亞硫酸氫鈉的濃度要比亞硫酸鈉大，所以含硫微粒的濃度由大到小的順序為c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），故答案為：NaHSO₃；c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）；
（3）根據(jù)設計出新的脫硫方案圖得出用氫氧化鈉吸收二氧化硫生成亞硫酸鈉，所以Y為NaOH，再用氫氧化鈣將亞硫酸鈉轉化成亞硫酸鈣，方程式為：Na₂SO₃+Ca（OH）₂═2CaSO₃↓+2NaOH，最后在用氧氣氧化亞硫酸鈣生成石膏；故答案為：NaOH；Na₂SO₃+Ca（OH）₂═2CaSO₃↓+2NaOH；
（4）根據(jù)裝置圖，得出陰極為HSO₃^-得到電子生成氫氣和SO₃^2-的反應，反應式為：2HSO₃^-+2e-═2SO₃^2-+H₂↑，陽極為氫氧根失電子生成氧氣和水，反應式為4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑；所以透過陰離子交換膜的離子主要為SO₃^2-從陰極移向陽極，與陽極生成的氧氣氧化成硫酸，根據(jù)得失電子守恒，則陰極生成4mol亞硫酸根離子時陽極生成1mol氧氣，所以只能將2mol亞硫酸根氧化成硫酸根，所以該裝置使X轉化為硫酸的轉化率不會超過

1mol

2mol

×100%=50%；
故答案為：2HSO₃^-+2e-═2SO₃^2-+H₂↑；SO₃^2-；50%；

點評：本題考查了制備石膏的流程，考查較為綜合，題目具有一定難度，涉及鹽類的水解、電解原理等問題，本題注意方程式的書寫．