Question

【題目】熱電廠用堿式硫酸鋁[Al2(SO4)3Al2O3]吸收煙氣中低濃度的二氧化硫。具體過程如下：

（1）堿式硫酸鋁溶液的制備

往Al2(SO4)3溶液中加入一定量CaO粉末和蒸餾水，可生成堿式硫酸鋁（絡(luò)合物，易溶于水），同時(shí)析出生石膏沉淀[CaSO4·2H2O]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。

（2）SO2的吸收與解吸。吸收液中堿式硫酸鋁活性組分Al2O3對SO2具有強(qiáng)大親和力，化學(xué)反應(yīng)為：Al2(SO4)3·Al2O3(aq)＋3SO2(g)Al2(SO4)3·Al2(SO3)3(aq) △H＜0。工業(yè)流程如下圖所示：

① 高溫?zé)煔饪墒姑摿蛞簻囟壬�高，不利于SO2的吸收。生產(chǎn)中�？刂泼摿蛞涸诤銣�40~60oC，試分析原因_____。

② 研究發(fā)現(xiàn)，I中含堿式硫酸鋁的溶液與SO2結(jié)合的方式有2種：其一是與溶液中的水結(jié)合。其二是與堿式硫酸鋁中的活性Al2O3結(jié)合，通過酸度計(jì)測定不同參數(shù)的吸收液的pH變化，結(jié)果如下圖所示：

據(jù)此判斷初始階段，SO2的結(jié)合方式是____。

比較x、y、z的大小順序_____。

③ III中得到再生的堿式硫酸鋁溶液，其n(Al2O3)：n[Al2(SO4)3]比值相對I中有所下降，請用化學(xué)方程式加以解釋：____。

（3）解吸得到較純的SO2，可用于原電池法生產(chǎn)硫酸。

① 電極b周圍溶液pH_____（填“變大”、“變小”或“不變”）

② 電極a的電極反應(yīng)式是_____。

Answer 1

【答案】 2Al2(SO4)3＋3CaO＋6H2O＝Al2(SO4)3·Al2O3＋3CaSO4·2H2O 堿式硫酸鋁吸收SO2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降溫使平衡正向移動(dòng)，有利于SO2的吸收。 與活性Al2O3結(jié)合 y＞x＞z 2Al2(SO3)3+3O2＝2Al2(SO4)3 或2[Al2(SO4)3·Al2(SO3)3]＋3O2＝4Al2(SO4)3 變大 SO2－2e－＋2H2O＝4H+＋SO42－

【解析】（1）往Al2(SO4)3溶液中加入一定量CaO粉末和蒸餾水，可生成堿式硫酸鋁（絡(luò)合物，易溶于水），同時(shí)析出生石膏沉淀[CaSO4·2H2O]，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2(SO4)3＋3CaO＋6H2O＝Al2(SO4)3·Al2O3＋3CaSO4·2H2O。（2）①由于堿式硫酸鋁吸收SO2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此降溫可使平衡正向移動(dòng)，有利于SO2的吸收。②根據(jù)圖像可知初始階段溶液pH較大，隨著SO2的吸收，溶液的酸性增強(qiáng)，所以初始階段SO2的結(jié)合方式是與活性Al2O3結(jié)合。二者的比值越大，吸收的SO2越多，溶液的pH越大，所以根據(jù)圖像可知x、y、z的大小順序是y＞x＞z。③由于亞硫酸鹽易被氧化硫酸鹽，所以導(dǎo)致n(Al2O3)：n[Al2(SO4)3]比值相對I中有所下降，反應(yīng)化學(xué)方程式為2Al2(SO3)3+3O2＝2Al2(SO4)3 或2[Al2(SO4)3·Al2(SO3)3]＋3O2＝4Al2(SO4)3。（3）①電極b通入空氣，發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，氧氣結(jié)合氫離子生成水，所以b電極周圍溶液pH變大；②電極a通入SO2，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是SO2－2e－＋2H2O＝4H+＋SO42－。