Question

11．脱去冶金工业排放烟气中SO₂的方法有多种．
（1）热解气还原法．已知CO还原SO₂生成S（g）和CO₂过程中，每转移1mol电子需吸收2.0kJ的热量，则该反应的热化学方程式为2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0kJ•mol^-1．
（2）离子膜电解法．利用硫酸钠溶液吸收SO₂，再用惰性电极电解．将阴极区溶液导出，经过滤分离硫磺后，可循环吸收利用，装置如图1所示，则阴极的电极反应式为SO₂+4H⁺+4e^-=S+2H₂O，阳极产生气体的化学式为O₂．
（3）氧化锌吸收法．配制ZnO悬浊液（含少量MgO、CaO），在吸收塔中封闭循环脱硫，发生的主要反应为ZnO+SO₂=ZnSO₃（s），测得pH、吸收效率η随时间t的变化如图2所示．

①该反应常温能自发进行的原因是△H＜0．
②纯ZnO的悬浮液pH约为6.8，结合图2和图3，下列说法正确的是AC．
A．向ZnSO₃与水混合体系中加稀硫酸，硫元素会以SO₂形式逸出
B．pH-t曲线ab段发生的主要反应为ZnO+SO₂=ZnSO₃
C．pH-t曲线cd段发生的主要反应为ZnSO₃+SO₂+H₂O=Zn （HSO₃）₂
D．pH=7时，溶液中c（SO₃^2-）=c（HSO₃^-）
③为提高SO₂的吸收效率η，可采取的措施为AB．
A．增大悬浊液中ZnO的量
B．适当提高单位时间内烟气的循环次数
C．调节溶液的pH至6.0以下．

Answer 1

分析 （1）已知CO还原SO₂生成S（g）和CO₂过程中，每转移1mol电子需吸收2.0kJ的热量，则转移2mol电子需要吸收能量8KJ，依据热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出；
（2）阴极是二氧化硫在酸性溶液中得到电子生成单质硫，阳极发生氧化反应，溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气；
（3）①根据△G=△H-T•△S判断，反应能自发进行，必须满足△H-T•△S＜0；
②A．向ZnSO₃与稀硫酸反应生成硫酸锌二元化气体和水；
B．ab段溶液的pH大于7，ZnO的悬浮液pH约为6.8，配制的ZnO悬浊液含少量MgO、CaO，在ab段应该为氧化钙与二氧化硫的反应；
C．cd段溶液的pH介于4～6之间，结合图3可知，该pH条件下溶液中主要存在亚硫酸氢根离子，则pH-t曲线cd段发生反应为亚硫酸锌与二氧化硫反应生成亚硫酸氢锌；
D．根据图3可知，当溶液的pH=7时，溶液的亚硫酸氢根离子稍大于亚硫酸根离子；
③根据图2中SO₂的吸收效率η与时间、溶液的pH的关系对各选项进行判断．

解答 解：（1）CO还原SO₂生成S（g）和CO₂过程中，每转移1mol电子需吸收2.0kJ的热量，则转移4mol电子需要吸收能量8KJ，依据热化学方程式书写方法得到热化学方程式为：2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0 kJ•mol^-1，
故答案为：2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0 kJ•mol^-1；
（2）阴极是二氧化硫在酸性溶液中得到电子生成单质硫，电极反应为：SO₂+4H⁺+4e^-═S+2H₂O；阳极氢氧根离子失去电子生成O₂，
故答案为：SO₂+4H⁺+4e^-═S+2H₂O；O₂；
（3）①反应能够自发进行，必须满足：△G=△H-T•△S＜0，由于反应ZnO+SO₂=ZnSO₃（s）的△S＜0，则-T•△S＞0，该反应在常温下能够进行，则必须满足：△H＜0，
答案为：△H＜0；        
 ②A．向ZnSO₃与水混合体系中加稀硫酸，二者反应生成硫酸锌二元化气体和水，故A正确；
B．ab段溶液的pH大于7，ZnO的悬浮液pH约为6.8，配制的ZnO悬浊液含少量MgO、CaO，在ab段应该为氧化钙与二氧化硫的反应，即：：ZnO+SO₂=ZnSO₃，故B错误；
C．cd段溶液的pH介于4～6之间，结合图3可知，该pH条件下溶液中主要存在亚硫酸氢根离子，则pH-t曲线cd段发生的主要反应为：ZnSO₃+SO₂+H₂O=Zn （HSO₃）₂，故C正确；
D．根据图3可知，当溶液的pH=7时，溶液的亚硫酸氢根离子稍大于亚硫酸根离子，即：c（SO₃^2-）＜c（HSO₃^-），故D错误；
故答案为：AC；         
③A．增大悬浊液中ZnO的量，可以充分吸收二氧化硫，从而提高吸收效率，故A正确；
B．适当提高单位时间内烟气的循环次数，可以使二氧化硫充分吸收，从而提高了二氧化硫的吸收效率，故B正确；
C．根据图2中吸收效率与溶液的Ph关系看，溶液的pH越低，吸收效率越低，所以溶液的pH在6.0以下时吸收效率降低，故C错误；
故答案为：AB．

点评 本题考查了二氧化硫的污染与治理、化学平衡的调控作用等知识，题目难度较大，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力，注意掌握二氧化硫的治理原理，明确化学平衡的调控方法．