Question

【題目】某煉鋅廠利用含ZnO的煙塵脫除硫酸工藝煙氣中的SO2制ZnSO4。

已知：Ⅰ．ZnSO3·H2O微溶于水，ZnSO4易溶于水。

Ⅱ．25℃時，溶液中S（+4價）各組分的物質的量分數隨pH變化曲線如下圖。

Ⅲ．O3為強氧化劑，1 mol O3被還原轉移2 mol e，同時生成1 mol O2。

(1)SO2造成的環境問題主要是_____________________。

(2)ZnO將SO2轉化為ZnSO3·H2O的化學方程式是_____________________________。

(3)將ZnSO3·H2O懸濁液轉化為ZnSO4時，因其被O2氧化的速率很慢，易造成管道堵塞，實驗室模擬O3氧化解決該問題。初始時用鹽酸將5% ZnSO3懸濁液調至 pH＝3.5，以一定的進氣流量通入O3，研究O3氧化ZnSO3·H2O，其中溶液pH隨時間變化的曲線如下：

①pH＝3.5的溶液中含S（+4價）的離子主要是____________________。

②一段時間后，溶液的pH減小，此過程中主要反應的離子方程式是________________。

③解釋O3氧化可防止管道堵塞的原因：___________________。

Answer 1

【答案】酸雨 2ZnO+2SO2+5H2O=2ZnSO3·H2O HSO3 HSO3+O3=SO42+O2+H+（2HSO3+O3=SO42+O2+H2SO3） O3將ZnSO3·H2O氧化為可溶的ZnSO4的化學反應速率快，單位時間內固體殘留量少，防止管道堵塞

【解析】

(1)SO2造成酸雨的主要氣體；

(2)ZnO和SO2以及水反應生成ZnSO3·H2O；

(3)①根據25℃時，溶液中S(+4價)各組分的物質的量分數隨pH變化曲線分析判斷pH＝3.5的溶液中含S(+4價)的離子；

②一段時間后，由于通入O3，將HSO3氧化為SO42，硫酸是強電解質，溶液的pH減小；

③O3將難溶的ZnSO3·H2O氧化為可溶的ZnSO4，反應速率加快。

(1)SO2造成的環境問題主要是酸雨；

(2) ZnO和SO2以及水反應生成ZnSO3·H2O，化學方程式是2ZnO+2SO2+5H2O=2ZnSO3·H2O；

(3)①根據25℃時，溶液中S(+4價)各組分的物質的量分數隨pH變化曲線，pH＝3.5的溶液中HSO3濃度遠遠大于H2SO3，pH＝3.5的溶液中含S(+4價)的離子主要是HSO3；

②一段時間后，由于通入O3，將HSO3氧化為SO42，硫酸是強電解質，HSO3的氫離子被釋放，溶液的pH減小；離子方程式是：HSO3+O3=SO42+O2+H+(或2HSO3+O3=SO42+O2+H2SO3)；

③O3將ZnSO3·H2O氧化為可溶的ZnSO4的化學反應速率快，單位時間內固體殘留量少，防止管道堵塞。