Khí SO2 được tách ra khỏi khí thải của nhà máy nhiệt điện bằng cách cho khí thải lội qua dung dịch huyền phù calcium carbonate hoặc calcium hydroxide. Kết quả là toàn bộ SO2 đã bị hấp thụ chuyển hóa hết thành thạch cao (CaSO4.2H2O).
Xử lý theo phương pháp này, loại bỏ được 90% SO2. Biết rằng lưu lượng khí thải là 8,5.10³ m³/giờ (25°C và 1 atm) chứa 0,2% SO2 theo thể tích. Giả sử SO2 không được tách ra khỏi khí thải và được phân tán vào 5000 m³ nước lỏng trong khí quyển sau đó chuyển hết thành sulfuric acid. Coi các khí là khí lí tưởng.
a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra.
b. Tính khối lượng calcium carbonate mỗi ngày và khối lượng thạch cao sinh ra.
c. Tính pH của khí quyển.
d. Sự phun trào núi lửa thường kèm theo một lượng khí SO2 chuyển vào không khí. Sau một đợt phun trào núi lửa, trị số pH của nước mưa đo được bằng 3,2. Hãy tính nồng độ của sulfuric acid trong nước mưa, giả thiết rằng sự acid hóa chỉ do sulfuric acid.
Câu trả lời tốt nhất
(1)
SO2 + O2 + CaCO3 + 2H2O —> CaSO4.2H2O + CO2
SO2 + O2 + Ca(OH)2 + H2O —> CaSO4.2H2O
(b)
V SO2 tổng trong 1 ngày = 8,5.10³.24.0,2% = 408 m³
—> nSO2 bị hấp thụ = 90%.pV/RT = 15,0176 (kmol)
nCaCO3 = nCaSO4.2H2O = 15,0176 (kmol)
mCaCO3 = 15,0176.100 = 1501,76 kg
mCaSO4.2H2O = 15,0176.172 = 2583 kg
(c) Nếu 1 giờ khí SO2 không bị hấp thụ:
nH2SO4 = nSO2 = pV/RT = 695,26 (mol)
—> CM H2SO4 = 695,26/5000.10³ = 1,39.10^-4 M
(Để cho gọn, dưới đây ghi số 1,39.10^-4 là C)
H2SO4 → HSO4- + H+
C……………..C………C
HSO4- ⇋ SO42- + H+
C……………0………C
x……………x………..x
C-x………….x…….C+x
Ka2 = x(C + x)/(C – x) = 0,01
—> x = 1,353.10^-4
pH = -lg(C + x) = 3,56
(d) pH = 3,2 —> [H+] = 6,31.10^-4
Đặt [SO42-] = x và [HSO4-] = y
Bảo toàn điện tích —> 2x + y = 6,31.10^-4
Ka2 = [H+][SO42-]/[HSO4-] = 0,01
—> x.6,31.10^-4 = 0,01y
—> x = 3,0585.10^-4 và y = 1,93.10^-5
Bảo toàn S —> CM H2SO4 = x + y = 3,2515.10^-4