工業(yè)煙氣中的SO2嚴(yán)重污染環(huán)境,可用多種方法進(jìn)行脫除。
(1)H2O2氧化法。
H2O2可以將SO2氧化生成H2SO4,由于H2O2儲(chǔ)存過(guò)程可能發(fā)生分解反應(yīng):2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)△H<0。某興趣小組研究I-催化分解H2O2歷程如圖1:
第一步:H2O2(aq)+I-(aq)=IO-(aq)+H2O(l)△H>0慢反應(yīng)
第二步:
IO-(aq)+H2O2(aq)=O2(g)+I-(aq)+H2O(l)
IO-(aq)+H2O2(aq)=O2(g)+I-(aq)+H2O(l)
△H<0 快反應(yīng)
請(qǐng)根據(jù)I-催化H2O2的分解反應(yīng)歷程補(bǔ)充剩余的能量示意圖 。
(2)ZnO水懸濁液吸收SO2。
已知:室溫下,ZnSO3微溶于水,Zn(HSO3)2易溶于水。向ZnO水懸濁液中勻速緩慢通入SO2,在開(kāi)始吸收的40min內(nèi),SO2吸收率、溶液pH均經(jīng)歷了從幾乎不變到迅速降低的變化,如圖2。溶液pH幾乎不變的階段,主要產(chǎn)物是 ZnSO3
ZnSO3
(填化學(xué)式);SO2吸收率迅速降低階段,主要反應(yīng)的離子方程式為 ZnSO3+SO2+H2O=Zn2++2HSO3-
ZnSO3+SO2+H2O=Zn2++2HSO3-
。
(3)SO2經(jīng)富集后可用于制備硫酸?,F(xiàn)向某密閉容器中充入1molSO2、1molO2在催化條件下發(fā)生反應(yīng):2SO2+O22SO3,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示。
①圖中A、B、C三點(diǎn)逆反應(yīng)速率由大到小的順序?yàn)?C>B>A
C>B>A
;若600℃、aMPa時(shí),經(jīng)過(guò)20min達(dá)平衡,則用SO3表示的反應(yīng)速率v(SO3)=0.045
0.045
mol/min。
②實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)時(shí)選擇A點(diǎn)生產(chǎn)條件而非B點(diǎn),原因是 A點(diǎn)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)非常高,B點(diǎn)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率比A點(diǎn)提高不大,而增大壓強(qiáng)對(duì)設(shè)備要求高,會(huì)增加生產(chǎn)成本
A點(diǎn)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)非常高,B點(diǎn)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率比A點(diǎn)提高不大,而增大壓強(qiáng)對(duì)設(shè)備要求高,會(huì)增加生產(chǎn)成本
。
③C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Kp為 MPa-1(寫(xiě)出關(guān)于a的表達(dá)式,保留一位小數(shù),Kp為用分壓表示的化學(xué)平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。【答案】IO
-(aq)+H
2O
2(aq)=O
2(g)+I
-(aq)+H
2O(l);
;ZnSO
3;ZnSO
3+SO
2+H
2O=Zn
2++2HSO
3-;C>B>A;0.045;A點(diǎn)SO
2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)非常高,B點(diǎn)SO
2的平衡轉(zhuǎn)化率比A點(diǎn)提高不大,而增大壓強(qiáng)對(duì)設(shè)備要求高,會(huì)增加生產(chǎn)成本;