【題目】某冶煉廠利用含ZnO的煙灰脫除工業(yè)廢氣中的SO2,最終得到鋅鹽。該廠所用煙灰的主要成分如下表所示:

主要成分

ZnO

CaO

Fe2O3

SiO2

其它

質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

81

0.098

1.14

0.5

————

在一定條件下,將含SO2的工業(yè)廢氣通入煙灰漿液(煙灰和水的混合物)進(jìn)行脫硫,過(guò)程中測(cè)得pH和上清液中溶解的SO2物質(zhì)的量濃度[c(SO2)]隨時(shí)間的變化如圖所示:

(1)ZnO漿液的pH6.8,但上述煙灰漿液的初始pH7.2。在開(kāi)始脫硫后3 min內(nèi)(a~b),pH迅速降至6.8,引起pH迅速變化的原因是_____(結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)解釋)。

(2)生產(chǎn)中脫除SO2效果最佳的時(shí)間范圍是_____(填字母序號(hào))。

A.20~30 min B.30~40 min C.50~60 min D.70~80 min

(3)在脫硫過(guò)程中涉及到的主要反應(yīng)原理:

.ZnO + SO2 === ZnSO3

.ZnSO3 + SO2 + H2O === Zn(HSO3)2

①在30~40 min時(shí),主要發(fā)生反應(yīng)II,生成可溶性的Zn(HSO3)2。上清液中c(SO2)上升的原因可能是______。

②在30~80 min時(shí),pH降低的原因可能是______(寫(xiě)出2點(diǎn))。

③將脫硫后的混合物利用空氣氧化技術(shù)處理,該過(guò)程中發(fā)生反應(yīng):2ZnSO3 + O2 === 2ZnSO4______。

【答案】Ca(OH)2優(yōu)先與SO2發(fā)生反應(yīng),Ca(OH)2 + SO2 === CaSO3↓ + H2O,由于Ca(OH)2的量太少,很快消耗完,所以漿液的pH迅速下降至6.8 A 上清液中溶解的SO2存在平衡:SO2 + H2OH2SO3H+ + HSO3-,30~40 min時(shí),溶液中的SO2發(fā)生反應(yīng)II,由于反應(yīng)II生成可溶性的Zn(HSO3)2,c(HSO3-)增大[c(H+)增大],上述平衡逆向移動(dòng),所以上清液中c(SO2)升高 HSO3 H+ + SO32— SO2 + H2OH2SO3H+ + HSO3- 2HSO3 + O2 === 2H+ + 2SO42— Zn(HSO3)2 + O2 === ZnSO4 + H2SO4 (Zn(HSO4)2或離子方程式正確)

【解析】

1)根據(jù)煙灰中的成分,氧化鋅不與水反應(yīng),CaOH2O反應(yīng)生成Ca(OH)2,CaSO3為微溶物,因此Ca(OH)2優(yōu)先與SO2發(fā)生反應(yīng),Ca(OH)2SO2=CaSO3↓+H2O,但煙灰中CaO的含量為0.098%,含量較少,很快消耗完,因此漿液的pH迅速下降至6.8;

2)根據(jù)圖像,1020min時(shí),上清液中c(SO2)最低,即脫除效果最佳,故選項(xiàng)A正確;

3)①上清液中溶解的SO2存在平衡:SO2 + H2OH2SO3H+ + HSO3-,30~40 min時(shí),溶液中的SO2發(fā)生反應(yīng)II,由于反應(yīng)II生成可溶性的Zn(HSO3)2c(HSO3-)增大,上述平衡逆向移動(dòng),所以上清液中c(SO2)升高;

②反應(yīng)生成Zn(HSO3)2,HSO3在溶液中以電離為主,即HSO3HSO32,溶液顯酸性,pH降低;HSO3以還原性為主,溶液被氧氣氧化,離子方程式為2HSO3O2=2H2SO42c(H)增大,pH降低;3080min,上清液中c(SO2)增大,該SO2 + H2OH2SO3H+ + HSO3-,平衡向正反應(yīng)反應(yīng)進(jìn)行,c(H)增大,pH降低;

③根據(jù)脫硫過(guò)程中涉及到的反應(yīng),利用氧氣把ZnSO3、Zn(HSO3)2氧化,2ZnSO3O2=ZnSO4,Zn(HSO3)2O2=ZnSO4H2SO4

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.10min內(nèi)Y的平均反應(yīng)速率為0.03molL-1min-1

B.10min內(nèi)容器中的氣體密度逐漸減小

C.10min內(nèi)反應(yīng)放出的熱量一定小于a kJ

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時(shí)間/s

0

500

1000

1500

c(N2O5)mol/L

5.00

3.53

2.50

2.50

下列說(shuō)法中不正確的是:

A. T1溫度下,500s時(shí)O2的濃度為0.74mol/L

B. 平衡后其他件不變,將容器的體積壓縮到原來(lái)的1/2,則再平衡時(shí)c(N2O5)>5.00 mol/L

C. T1溫度下的平衡常數(shù)為K1,T2溫度下的平衡常數(shù)為K2,若T1>T2,則K1<K2

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(3)G→H的化學(xué)方程式為__________________

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