Question

燃煤烟气脱硫有很多方法

方法I：先用氨水将SO₂转化为NH₄HSO₃，再通入空气氧化成(NH₄)₂SO₄。

方法II：用Na₂SO₃溶液吸收S0₂，再经电解转化为H₂SO₄。

据此回答以下问题：

（1）方法I中发生氧化还原反应的离子方程式__________。能提高方法I燃煤烟气SO₂中去除率的措施有__________（填字母）。

A．增大氨水浓度                       B．增大燃煤烟气的流速

C．事先去除燃煤烟气中的二氧化碳       D．增大压强

（2）采用方法II脱硫，燃煤烟气中的二氧化碳能否与生成的NaHSO₃溶液反应_______(说明理由)。已知H₂SO₃为的电离平衡常数为K₁=1.54×10^-2，K₂=1.02×10^-7。则NaHSO₃溶液中含S元素粒子浓度由大到小的顺序为_______。通过右图所示电解装置可将生成的NaHSO₃转化为硫酸，电极材料皆为石墨。则A为电解池的______(填“阴极”或“阳极”)。C为______（填物质名称）。若将阴离子交换膜换成阳子交换膜，写出阳极区域发生的电极反应______。

Answer

2HSO3— +O2=2SO42— +2H+ AD 不能，亚硫酸的酸性大于碳酸 c(HSO3— )>c(SO32— )>c(H2SO3 ) 阴极 较浓的硫酸溶液 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+

【解析】试题分析：本题以燃煤烟气脱硫为载体，重点考查氧化还原反应方程式书写、化学平衡移动、强酸制取弱酸的原理、离子浓度的比较、电解原理等知识，考查考生对所学化学知识的综合应用能力和对试题的分析能力。

解析：（1）方法（1）反应原理为NH3+H2O+SO2=NH4HSO3，2NH4HSO3+O2=(NH4)2SO4+2H2O，前者不是氧化还原反应，后者属于氧化还原反应，后者离子方程式为：2HSO3- +O2=2SO42- +2H+。提高SO2的去除率，就是设法使NH3+H2O+SO2NH4HSO3的平衡体系正向移动，使更多的SO2发生反应。A、增大氨水浓度可以是使上述平衡正向移动，A正确。B、增加燃煤烟气流速时，虽然参加反应的SO2增加，但是通入的SO2总量增加量更多，参加反应的SO2所占比例减小，即SO2的去除率减小，B错误。C、事先除CO2后，烟气中SO2浓度增大，所以通入的烟气中SO2增加，参加反应的SO2增加，与B分析相似，通入的SO2总量增加量更多，参加反应的SO2所占比例减小，即SO2的去除率减小，C错误。D、加压时，平衡正向移动，D正确。正确答案：2HSO3- +O2=2SO42- +2H+ 、AD 。（2）根据强酸制备弱酸的原理，由于H2SO3酸性比H2CO3强，所以CO2（水溶液中反应生成H2CO3）不能与NaHSO3反应。 NaHSO3溶液中存在HSO3-+H2O H2SO3 +OH-，水解平衡常数 ，Kc(SO32- )>c(H2SO3 )。电解时，由HSO3-转变成SO42-的过程中S元素失去电子被氧化，该反应在阳极发生。反应原理为HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+，生成的H+使阳极区域酸性增强，部分HSO3-与H+反应生成SO2气体。阴极2H++2e-=H2↑，所以A是电解池的阴极，B是阳极。从阴极通入的NaHSO3的HSO3-通过阴离子交换膜进入阳极，放电生成SO42-，使得阳极区域通入的稀硫酸转变成较浓的硫酸后导出，所以C导出的是较浓的硫酸。如果将阴离子交换膜改成阳离子交换膜，则HSO3-离子不能进入阳极区域，则阳极区域OH-放电生成O2，即4OH--4e-=O2+2H2O。正确答案：不能，亚硫酸的酸性大于碳酸、 c(HSO3- )>c(SO32- )>c(H2SO3 ) 、阴极、较浓的硫酸溶液 、 4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+。

点睛：①电解原理分析中经常会遇到与电极放电基本规律有差别的情况，遇到这种题型，不要去追究具体原因，要从题目的要求联系关联知识、思考解题方案。如本题“电解装置可将生成的NaHSO3转化为硫酸”，是说明电解时HSO3-转变成SO42-，该过程中S元素失去电子被氧化，电解生成H2SO4。②阳离子交换膜只能允许阳离子通过，阴离子、分子不能通过。同样，阴离子交换膜只能允许阴离子通过，阳离子、分子不能通过。