Question

【题目】热电厂用碱式硫酸铝[Al2(SO4)3Al2O3]吸收烟气中低浓度的二氧化硫。具体过程如下：

（1）碱式硫酸铝溶液的制备

往Al2(SO4)3溶液中加入一定量CaO粉末和蒸馏水，可生成碱式硫酸铝（络合物，易溶于水），同时析出生石膏沉淀[CaSO4·2H2O]，反应的化学方程式为____。

（2）SO2的吸收与解吸。吸收液中碱式硫酸铝活性组分Al2O3对SO2具有强大亲和力，化学反应为：Al2(SO4)3·Al2O3(aq)＋3SO2(g)Al2(SO4)3·Al2(SO3)3(aq) △H＜0。工业流程如下图所示：

① 高温烟气可使脱硫液温度升高，不利于SO2的吸收。生产中常控制脱硫液在恒温40~60oC，试分析原因_____。

② 研究发现，I中含碱式硫酸铝的溶液与SO2结合的方式有2种：其一是与溶液中的水结合。其二是与碱式硫酸铝中的活性Al2O3结合，通过酸度计测定不同参数的吸收液的pH变化，结果如下图所示：

据此判断初始阶段，SO2的结合方式是____。

比较x、y、z的大小顺序_____。

③ III中得到再生的碱式硫酸铝溶液，其n(Al2O3)：n[Al2(SO4)3]比值相对I中有所下降，请用化学方程式加以解释：____。

（3）解吸得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸。

① 电极b周围溶液pH_____（填“变大”、“变小”或“不变”）

② 电极a的电极反应式是_____。

Answer 1

【答案】 2Al2(SO4)3＋3CaO＋6H2O＝Al2(SO4)3·Al2O3＋3CaSO4·2H2O 碱式硫酸铝吸收SO2的反应为放热反应，降温使平衡正向移动，有利于SO2的吸收。 与活性Al2O3结合 y＞x＞z 2Al2(SO3)3+3O2＝2Al2(SO4)3 或2[Al2(SO4)3·Al2(SO3)3]＋3O2＝4Al2(SO4)3 变大 SO2－2e－＋2H2O＝4H+＋SO42－

【解析】（1）往Al2(SO4)3溶液中加入一定量CaO粉末和蒸馏水，可生成碱式硫酸铝（络合物，易溶于水），同时析出生石膏沉淀[CaSO4·2H2O]，根据原子守恒可知反应的化学方程式为2Al2(SO4)3＋3CaO＋6H2O＝Al2(SO4)3·Al2O3＋3CaSO4·2H2O。（2）①由于碱式硫酸铝吸收SO2的反应为放热反应，因此降温可使平衡正向移动，有利于SO2的吸收。②根据图像可知初始阶段溶液pH较大，随着SO2的吸收，溶液的酸性增强，所以初始阶段SO2的结合方式是与活性Al2O3结合。二者的比值越大，吸收的SO2越多，溶液的pH越大，所以根据图像可知x、y、z的大小顺序是y＞x＞z。③由于亚硫酸盐易被氧化硫酸盐，所以导致n(Al2O3)：n[Al2(SO4)3]比值相对I中有所下降，反应化学方程式为2Al2(SO3)3+3O2＝2Al2(SO4)3 或2[Al2(SO4)3·Al2(SO3)3]＋3O2＝4Al2(SO4)3。（3）①电极b通入空气，发生得到电子的还原反应，氧气结合氢离子生成水，所以b电极周围溶液pH变大；②电极a通入SO2，发生失去电子的氧化反应，电极反应式是SO2－2e－＋2H2O＝4H+＋SO42－。