题目

热电厂用碱式硫酸铝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，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．工业流程如图1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2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　　． ③III中得到再生的碱式硫酸铝溶液，其n（Al2O3）：n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如图3． 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　　． 答案：【考点】U3：制备实验方案的设计． 【分析】（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Al2（SO4）3•Al2O3，同时析出生石膏沉淀，根据质量守恒配平即可； （2）碱式硫酸铝溶液与含有二氧化硫的烟气在在恒温40～60oC反应Al2（SO4）3•Al2O3（aq）+3SO2（g）⇌Al2（SO4）3•Al2（SO3）3（aq）△H＜0，得到Al2（SO4）3•Al2（SO3）3溶液，对该溶液恒温98℃，溶液分解得到二氧化硫和碱式硫酸铝溶液， ①根据反应的热效应分析可得； ②由图2可知，碱式硫酸铝中的活性Al2O3含量不同时，酸度计测定不同参数的吸收液的pH有变化，说明SO2的结合方式是与活性Al2O3结合，pH相同时，活性Al2O3吸收越多SO2，则y＞x＞z； ③Al2（SO4）3•Al2（SO3）3溶液恒温98℃，溶液分解得到III中得到再生的碱式硫酸铝溶液，分解过程中部分Al2（SO3）3被氧化为Al2（SO4）3，其n（Al2O3）：n比值相对I中有所下降； （3）①电极b为空气中氧气放电结合氢离子的反应，氢离子浓度减小，pH增大； ②电极a为二氧化硫放电失电子发生的氧化反应． 【解答】解：（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Al2（SO4）3•Al2O3，同时析出生石膏沉淀，化学方程式为：2Al2（SO4）3+3CaO+6H2O=Al2（SO4）3•Al2O3+3CaSO4•2H2O； 故答案为：2Al2（SO4）3+3CaO+6H2O=Al2（SO4）3•Al2O3+3CaSO4•2H2O； （2）①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，生产中常控制脱硫液在恒温40～60oC； 故答案为：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； ②由图2可知，碱式硫酸铝中的活性Al2O3含量不同时，酸度计测定不同参数的吸收液的pH有变化，说明SO2的结合方式是与活性Al2O3结合，pH相同时，活性Al2O3吸收越多SO2，则y＞x＞z； 故答案为：与活性Al2O3结合；y＞x＞z； ③Al2（SO4）3•Al2（SO3）3溶液恒温98℃，溶液分解得到III中得到再生的碱式硫酸铝溶液，分解过程中部分Al2（SO3）3被氧化为Al2（SO4）3，2Al2（SO3）3+3O2=2Al2（SO4）3或2+3O2=4Al2（SO4）3，其n（Al2O3）：n比值相对I中有所下降； 故答案为：2Al2（SO3）3+3O2=2Al2（SO4）3或2+3O2=4Al2（SO4）3； （3）①电极b为空气中氧气放电结合氢离子的反应，氢离子浓度减小，pH增大； 故答案为：变大； ②电极a为二氧化硫放电失电子发生的氧化反应，电极反应式为：SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣； 故答案为：SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣．

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