Question

(13分)SO₂是主要大气污染物之一。工业上烟气脱硫的方法如下：

请回答下列问题：

（1）石灰—石膏法的流程如图： 。

该法原料便宜，产物有利用价值。写出氧化室中发生反应的化学方程式_______________。

（2）碱法的流程如图：。该法吸收快，效率高。若在操作中持续通入含SO₂的烟气，则最终产物X为________。操作过程中测得吸收塔内溶液pH=7，则溶液中含硫微粒的浓度由大到小的顺序为_______________。(已知：)。

（3）工业上在石灰—石膏法和碱法的基础上，结合两种方法的优点，设计出新的脱硫方案如下：

其中物质Y的化学式为_______，转化塔中反应的化学方程式是__________。

（4）最近利用碱法得到产物X的溶液电解制硫酸的工艺己被某些工厂采用。其装置如右图所示(电极为惰性电极)。阴极的电极反应式是__________，透过阴离子交换膜的离子主要为_________。该装置使X转化为硫酸的转化率不会超过________。

Answer

（1）2CaSO3＋O2＋4H2O＝2(CaSO4·2H2O) （2）NaHSO3 c(HSO3－)＞c(SO32－)＞c(H2SO3)

（3）NaOH Na2SO3＋Ca(OH)2＝2NaOH＋CaSO3↓

（4）2HSO3－＋2e－＝2SO32－＋H2↑ SO32－ 50%

【解析】

试题分析：（1）SO2被氢氧化钙吸收转化为亚硫酸钙，亚硫酸钙易被氧化转化为石膏，则氧化室中发生反应的化学方程式为2CaSO3＋O2＋4H2O＝2(CaSO4·2H2O)。

（2）若在操作中持续通入含SO2的烟气，则亚硫酸钠吸收SO2转化为亚硫酸氢钠，即最终产物X为NaHSO3；操作过程中测得吸收塔内溶液pH＝7，这说明溶液显中性。由于亚硫酸氢钠显酸性，这说明溶液中还含有亚硫酸钠，又因为亚硫酸的第一步电离远大于第二步电离，则溶液中含硫微粒的浓度由大到小的顺序为c(HSO3－)＞c(SO32－)＞c(H2SO3)。

（3）物质Y可以循环利用，则Y应该是强碱氢氧化钠，与SO2反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠与石灰乳反应生成氢氧化钠和亚硫酸钙。亚硫酸钙被氧化转化为石膏，则转化塔中反应的化学方程式是Na2SO3＋Ca(OH)2＝2NaOH＋CaSO3↓。

（4）电解池中阴极得到电子，则根据装置图可知阴极应该是亚硫酸氢根电离出的氢离子放电，电极反应式为2HSO3－＋2e－＝2SO32－＋H2↑。阴极产生的亚硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阳极被氧气氧化转化为硫酸根，则透过阴离子交换膜的离子主要为SO32－。由于阴极产生的亚硫酸根一部分要与钠离子结合转化为亚硫酸钠，另外一半进入阳极，所以该装置使X转化为硫酸的转化率不会超过50%。

考点：考查