Question

4．I．用O₂將HCl轉化為Cl₂，可提高效益，減少污染．傳統(tǒng)上該轉化通過如圖1所示的催化劑循環(huán)實現(xiàn)，
其中，反應①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（g）△H₁
反應②生成1molCl₂（g）的反應熱為△H₂，
則總反應的熱化學方程式為4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂）（反應熱用△H₁和△H₂表示）．
II．氧化鋅吸收法常用作脫去冶金工業(yè)排放煙氣中SO₂，其主要步驟如下：配制ZnO懸濁液（含少量MgO、CaO），在吸收塔中封閉循環(huán)脫硫，發(fā)生的主要反應為ZnO（s）+SO₂（g）═ZnSO₃（s），試回答下列問題：
（1）生成的ZnSO₃可熱分解處理，其目的是：①生成的高濃度SO₂可以用來制備硫酸；②ZnSO₃受熱分解生成ZnO可以循環(huán)利用；
（2）已知：純ZnO的懸浮液pH約為6.8．用氧化鋅吸收法脫去煙氣中SO₂的過程中，測得pH、吸收效率η隨時間t的變化如圖2所示．已知被吸收的SO₂為c（SO₂）_吸，溶液中SO₃^2-、HSO₃^-、H₂SO₃所占物質的量之比與pH的關系如圖3所示．
①充分吸收煙氣后的混合體系硫元素的主要存在形式是HSO₃^-；
②結合圖2與圖3分析，cd段發(fā)生的主要反應是ZnSO₃+SO₂+H₂O=Zn（HSO₃）₂；
③分析圖2，ab段的pH迅速下降至6.8左右的原因是ZnO懸濁液含有的少量MgO、CaO，在水中溶解度較ZnO大，ab段MgO、CaO吸收SO₂；
④為提高SO₂的吸收效率η，可采取的措施為AB．
A．增大懸濁液中ZnO的量
B．適當提高單位時間內(nèi)煙氣的循環(huán)次數(shù)
C．調(diào)節(jié)溶液的pH至6.0以下
（3）如用NaOH溶液吸收煙氣中的SO₂，將所得的Na₂SO₃溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H₂SO₄，其原理如圖4所示．（電極材料為石墨）b極的電極反應式為SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

Answer 1

分析 I．（1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應②生成1molCl₂（g）的反應熱為△H₂，則反應熱化學方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應的熱化學方程式；
II．（1）ZnO懸濁液吸收SO₂，ZnSO₃受熱分解生成ZnO；
（2）①由圖2可知，充分吸收煙氣后溶液的pH大約為6，根據(jù)圖3判斷硫元素的主要存在形式；
②cd段發(fā)生的主要反應是生成了HSO₃^-；
③MgO、CaO在水中溶解度較ZnO大，與SO₂反應；
④增大另一種反應物的量、多次循環(huán)吸收均可以提高SO₂的吸收效率η；
（3）SO₃^2-在陽極失電子生成SO₄^2-．

解答 解：（1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
反應②生成1molCl₂（g）的反應熱為△H₂，則反應熱化學方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應的熱化學方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂），
故答案為：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂）；
II．（1）ZnO懸濁液吸收SO₂，ZnSO₃受熱分解生成ZnO，則ZnSO₃受熱分解生成ZnO可以循環(huán)利用；
故答案為：ZnSO₃受熱分解生成ZnO可以循環(huán)利用；
（2）①由圖2可知，充分吸收煙氣后溶液的pH大約為6，由圖3判斷硫元素的主要存在形式為HSO₃^-；
故答案為：HSO₃^-；
②cd段發(fā)生的主要反應是生成了HSO₃^-，則cd段發(fā)生的主要反應是ZnSO₃與二氧化硫反應生成Zn（HSO₃）₂，其反應方程為ZnSO₃+SO₂+H₂O=Zn（HSO₃）₂；
故答案為：ZnSO₃+SO₂+H₂O=Zn（HSO₃）₂；
③ab段ZnO懸濁液含有的少量MgO、CaO，MgO、CaO在水中溶解度較ZnO大，MgO、CaO與SO₂反應，即ab段MgO、CaO吸收SO₂，所以ab段的pH迅速下降；
故答案為：ZnO懸濁液含有的少量MgO、CaO，在水中溶解度較ZnO大，ab段MgO、CaO吸收SO₂；
④增大另一種反應物的量，可以提高SO₂的吸收效率η，所以增大懸濁液中ZnO的量，多次循環(huán)吸收均可以提高SO₂的吸收效率η；pH越小SO₂的吸收效率η越�。�
故答案為：AB；
（3）圖中陰離子向b極移動，則b為陽極，所以b極上SO₃^2-在陽極失電子生成SO₄^2-，其電極方程式為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
故答案為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、化學平衡移動、硫的化合物的性質、電解原理的應用等，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的綜合應用能力，注意把握題目中圖象中包含的信息．