Question

20．冶金工業(yè)中會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有污染的SO₂等氣體，脫去煙氣中SO₂的方法有多種．
（1）熱解氣還原法：一定條件下，用Fe₂O₃或Cr₂O₃作催化劑除去SO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO（g）+SO₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+S（l）△H=-270kJ•mol^-1．其它條件相同、催化劑不同時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖1，則應(yīng)選用的催化劑是Fe₂O₃，則該催化劑作用下溫度應(yīng)控制為380°C．
（2）電解吸收法：利用如圖2所示電化學(xué)裝置吸收SO₂，并完成Cu的再生，寫出該裝置的陽極反應(yīng)式：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-，溶液中Cu²⁺由左（填“左”或“右”，下同）向右移動(dòng)．
（3）氧化鋅吸收法：配制ZnO溶懸濁液（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(yīng)為ZnO+SO₂=ZnSO₃（s），該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行的原因是△H＜0．

Answer 1

分析 （1）Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高的SO₂轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約能源，圖象分析二氧化硫轉(zhuǎn)化率和溫度關(guān)系選擇溫度；
（2）電解池中吸收工業(yè)尾氣中SO₂，陰極上生成Cu，陽極是二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子；電解過程中陰離子移向陽極；
（3）根據(jù)△G=△H-T•△S判斷，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，必須滿足△H-T•△S＜0．

解答 解：（1）Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高的SO₂轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約能源，故選Fe₂O₃作催化劑，圖象分析可知溫度在380°C時(shí)選Fe₂O₃作催化劑，二氧化硫轉(zhuǎn)化率最大，
故答案為：Fe₂O₃；380°C；
（2）電解池中吸收工業(yè)尾氣中SO₂，陰極上生成Cu，陽極是二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-，溶液中Cu²⁺是陽離子，通電后陽離子移向陰極，銅離子左移向右，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-；左；右；
（3）應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，必須滿足：△G=△H-T•△S＜0，由于反應(yīng)ZnO+SO₂=ZnSO₃（s）的△S＜0，則-T•△S＞0，該反應(yīng)在常溫下能夠進(jìn)行，則必須滿足：△H＜0，
故答案為：△H＜0．

點(diǎn)評(píng) 題考查了二氧化硫的污染與治理、圖象分析、反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)、電解池原理等知識(shí)，題目難度中等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，掌握二氧化硫的治理原理，明確電解池原理是解題關(guān)鍵．