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（絡合物，易溶于水），同時析出生石膏沉淀[CaSO42H2O]，反應的化學方程式為 ．
（2）SO2的吸收與解吸．吸收液中堿式硫酸鋁活性組分Al2O3對SO2具有強大親和力，化學反應為：Al2（SO4）3Al2O3（aq）+3SO2（g）Al2（SO4）3Al2（SO3）3（aq）△H＜0．工業流程如圖1所示：
①高溫煙氣可使脫硫液溫度升高，不利于SO2的吸收．生產中常控制脫硫液在恒溫40～60oC，試分析原因 ．
②研究發現，I中含堿式硫酸鋁的溶液與SO2結合的方式有2種：其一是與溶液中的水結合．其二是與堿式硫酸鋁中的活性Al2O3結合，通過酸度計測定不同參數的吸收液的pH變化，結果如2圖所示：
據此判斷初始階段，SO2的結合方式是 ． 比較x、y、z的大小順序 ．
③III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硫酸如圖3． ①電極b周圍溶液pH（填“變大”、“變小”或“不變”）
②電極a的電極反應式是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2Al2（SO4）3+3CaO+6H2O=Al2（SO4）3?Al2O3+3CaSO4?2H2O
（2）堿式硫酸鋁吸收SO2的反應為放熱反應，降溫使平衡正向移動，有利于SO2的吸收；與活性Al2O3結合；y＞x＞z；2Al2（SO3）3+3O2=2Al2（SO4）3或2[Al2（SO4）3?Al2（SO3）3]+3O2=4Al2（SO4）3
（3）變大；SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣
【解析】解：（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Al2（SO4）3Al2O3 ， 同時析出生石膏沉淀[CaSO42H2O]，化學方程式為：2Al2（SO4）3+3CaO+6H2O=Al2（SO4）3Al2O3+3CaSO42H2O； 所以答案是：2Al2（SO4）3+3CaO+6H2O=Al2（SO4）3Al2O3+3CaSO42H2O；（2）①堿式硫酸鋁吸收SO2的反應為放熱反應，降溫使平衡正向移動，有利于SO2的吸收，生產中常控制脫硫液在恒溫40～60oC；所以答案是：堿式硫酸鋁吸收SO2的反應為放熱反應，降溫使平衡正向移動，有利于SO2的吸收；②由圖2可知，堿式硫酸鋁中的活性Al2O3含量不同時，酸度計測定不同參數的吸收液的pH有變化，說明SO2的結合方式是與活性Al2O3結合，pH相同時，活性Al2O3吸收越多SO2 ， 則y＞x＞z；所以答案是：與活性Al2O3結合；y＞x＞z；③Al2（SO4）3Al2（SO3）3溶液恒溫98℃，溶液分解得到III中得到再生的堿式硫酸鋁溶液，分解過程中部分Al2（SO3）3被氧化為Al2（SO4）3 ， 2Al2（SO3）3+3O2=2Al2（SO4）3或2[Al2（SO4）3Al2（SO3）3]+3O2=4Al2（SO4）3 ， 其n（Al2O3）：n[Al2（SO4）3]比值相對I中有所下降；所以答案是：2Al2（SO3）3+3O2=2Al2（SO4）3或2[Al2（SO4）3Al2（SO3）3]+3O2=4Al2（SO4）3；（3）①電極b為空氣中氧氣放電結合氫離子的反應，氫離子濃度減小，pH增大；所以答案是：變大；②電極a為二氧化硫放電失電子發生的氧化反應，電極反應式為：SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣；所以答案是：SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣ ．