Question

【題目】燃煤煙氣脫硫有很多方法

方法I：先用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為NH4HSO3，再通入空氣氧化成(NH4)2SO4。

方法II：用Na2SO3溶液吸收S02，再經(jīng)電解轉(zhuǎn)化為H2SO4。

據(jù)此回答以下問題：

（1）方法I中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式__________。能提高方法I燃煤煙氣SO2中去除率的措施有__________（填字母）。

A．增大氨水濃度 B．增大燃煤煙氣的流速

C．事先去除燃煤煙氣中的二氧化碳 D．增大壓強(qiáng)

（2）采用方法II脫硫，燃煤煙氣中的二氧化碳能否與生成的NaHSO3溶液反應(yīng)_______(說明理由)。已知H2SO3為的電離平衡常數(shù)為K1=1.54×10-2，K2=1.02×10-7。則NaHSO3溶液中含S元素粒子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>_______。通過右圖所示電解裝置可將生成的NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸，電極材料皆為石墨。則A為電解池的______(填“陰極”或“陽極”)。C為______（填物質(zhì)名稱）。若將陰離子交換膜換成陽子交換膜，寫出陽極區(qū)域發(fā)生的電極反應(yīng)______。

Answer 1

【答案】 2HSO3— +O2=2SO42— +2H+ AD 不能，亞硫酸的酸性大于碳酸 c(HSO3— )>c(SO32— )>c(H2SO3 ) 陰極 較濃的硫酸溶液 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+

【解析】試題分析：本題以燃煤煙氣脫硫?yàn)檩d體，重點(diǎn)考查氧化還原反應(yīng)方程式書寫、化學(xué)平衡移動、強(qiáng)酸制取弱酸的原理、離子濃度的比較、電解原理等知識，考查考生對所學(xué)化學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力和對試題的分析能力。

解析：（1）方法（1）反應(yīng)原理為NH3+H2O+SO2=NH4HSO3，2NH4HSO3+O2=(NH4)2SO4+2H2O，前者不是氧化還原反應(yīng)，后者屬于氧化還原反應(yīng)，后者離子方程式為：2HSO3- +O2=2SO42- +2H+。提高SO2的去除率，就是設(shè)法使NH3+H2O+SO2NH4HSO3的平衡體系正向移動，使更多的SO2發(fā)生反應(yīng)。A、增大氨水濃度可以是使上述平衡正向移動，A正確。B、增加燃煤煙氣流速時，雖然參加反應(yīng)的SO2增加，但是通入的SO2總量增加量更多，參加反應(yīng)的SO2所占比例減小，即SO2的去除率減小，B錯誤。C、事先除CO2后，煙氣中SO2濃度增大，所以通入的煙氣中SO2增加，參加反應(yīng)的SO2增加，與B分析相似，通入的SO2總量增加量更多，參加反應(yīng)的SO2所占比例減小，即SO2的去除率減小，C錯誤。D、加壓時，平衡正向移動，D正確。正確答案：2HSO3- +O2=2SO42- +2H+ 、AD 。（2）根據(jù)強(qiáng)酸制備弱酸的原理，由于H2SO3酸性比H2CO3強(qiáng)，所以CO2（水溶液中反應(yīng)生成H2CO3）不能與NaHSO3反應(yīng)。 NaHSO3溶液中存在HSO3-+H2O H2SO3 +OH-，水解平衡常數(shù) ，K<K2，因此HSO3-在溶液中以電離為主，也存在少量HSO3-的水解，但是電離及水解程度都很小，所以沒有水解的HSO3-仍然是主要的存在形式，電離生成的SO32- 次之，水解生成的H2SO3最少，即c(HSO3- )>c(SO32- )>c(H2SO3 )。電解時，由HSO3-轉(zhuǎn)變成SO42-的過程中S元素失去電子被氧化，該反應(yīng)在陽極發(fā)生。反應(yīng)原理為HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+，生成的H+使陽極區(qū)域酸性增強(qiáng)，部分HSO3-與H+反應(yīng)生成SO2氣體。陰極2H++2e-=H2↑，所以A是電解池的陰極，B是陽極。從陰極通入的NaHSO3的HSO3-通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極，放電生成SO42-，使得陽極區(qū)域通入的稀硫酸轉(zhuǎn)變成較濃的硫酸后導(dǎo)出，所以C導(dǎo)出的是較濃的硫酸。如果將陰離子交換膜改成陽離子交換膜，則HSO3-離子不能進(jìn)入陽極區(qū)域，則陽極區(qū)域OH-放電生成O2，即4OH--4e-=O2+2H2O。正確答案：不能，亞硫酸的酸性大于碳酸、 c(HSO3- )>c(SO32- )>c(H2SO3 ) 、陰極、較濃的硫酸溶液 、 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+。