Question

【題目】硫單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用，而SO2直接排放會對環(huán)境造成危害。

Ⅰ.已知：重晶石(BaSO4)高溫煅燒可發(fā)生一系列反應(yīng)，其中部分反應(yīng)如下：

BaSO4(s)＋4C(s)===BaS(s)＋4CO(g) ΔH＝＋571.2 kJ·mol－1

BaS(s)===Ba(s)＋S(s) ΔH＝＋460 kJ·mol－1

已知：2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1

則：Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)===BaSO4(s) ΔH＝________。

Ⅱ.SO2的尾氣處理通常有以下幾種方法：

(1)活性炭還原法

反應(yīng)原理：恒溫恒容時(shí)2C(s)＋2SO2(g)S2(g)＋2CO2(g)。

反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的濃度部分圖像如圖：

①0～20 min反應(yīng)速率表示為v(SO2)＝________；

②30 min時(shí)，改變某一條件平衡發(fā)生移動，則改變的條件最有可能是________；

③40 min時(shí)，平衡常數(shù)K＝________。

(2)亞硫酸鈉吸收法

①Na2SO3溶液吸收SO2的離子方程式為__________________；

②常溫下，當(dāng)吸收至NaHSO3時(shí)，吸收液中相關(guān)離子濃度關(guān)系一定正確的是________(填序號)。

a．c(Na＋)＋c(H＋)>c(SO)＋c(HSO)＋c(OH－)

b．水電離出c(H＋)＝1×10－8 mol/L

c．c(Na＋)>c(HSO)>c(H＋)>c(SO)

(3)電化學(xué)處理法

①如圖所示，Pt(Ⅰ)電極的反應(yīng)式為__________________；

②當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.02 mol e－時(shí)(較濃H2SO4尚未排出)，交換膜左側(cè)溶液中約增加________mol離子。

Answer 1

【答案】Ⅰ.－1473.2 kJ·mol－1

Ⅱ.(1)①0.03 mol/(L·min)②減少CO2的濃度 ③0.675

(2)①SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－②ac

(3)①SO2－2e－＋2H2O===SO42－＋4H＋ ②0.03

【解析】

試題分析：Ⅰ.已知：①BaSO4(s) ＋4C(s)＝BaS(s) ＋4CO(g) ΔH＝＋571.2 kJ·mol－1

②BaS(s)＝Ba(s)＋S(s) ΔH＝＋460 kJ·mol－1

③2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律分析，反應(yīng)③×2-反應(yīng)①-反應(yīng)②可得熱化學(xué)方程式為Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)＝BaSO4(s) ΔH＝-221×2-460-571.2=－1473.2 kJ·mol－1。

Ⅱ.（1）①由圖可知，0～20分鐘內(nèi)二氧化硫濃度變化量為1mol/L－0.4mol/L=0.6mol/L，故二氧化硫的反應(yīng)速率=0.6mol/L÷20min=0.03 mol/(L·min)。

②30分鐘時(shí)瞬間，二氧化碳的濃度降低，S2的濃度不變，而后二氧化碳和S2的濃度均增大，應(yīng)是減小二氧化碳的濃度。

③其平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積/反應(yīng)物濃度的冪之積，由于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，則K= c（S2）c2（CO2）/c2（SO2）＝＝0.675。

（2）①亞硫酸鈉溶液與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，反應(yīng)離子方程式為SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－ 。

②a．根據(jù)電荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=2c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)，所以c(Na＋)＋c(H＋)>c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)，a正確。b．水電離出的氫離子濃度等于水電離出的氫氧根離子濃度，由于亞硫酸氫鈉溶液的pH未知，所以不能計(jì)算水電離出c(H＋)濃度，b錯(cuò)誤。c．在亞硫酸氫鈉溶液中亞硫酸氫根的電離大于水解，所以離子濃度關(guān)系為c(Na＋)>c(HSO3－)>c(H＋)>c(SO32－)，c正確。所以選ac。

（3）①由圖可知，Pt(Ⅰ)電極上也好了氧化成硫酸，電極反應(yīng)為SO2－2e－＋2H2O＝SO42－＋4H＋。

②左側(cè)電解反應(yīng)SO2－2e－＋2H2O＝SO42－＋4H＋，根據(jù)電子守恒，生成硫酸根的物質(zhì)的量為0.02mol/2=0.01mol，生成氫離子物質(zhì)的量為0.04mol，為保持溶液電中性，0.01mol的硫酸根需要0.02mol÷的氫離子，多余的氫離子通過陽離子交換膜移動到右側(cè)，即有0.02mol氫離子移動到右側(cè)，故左側(cè)溶液中增加的離子為0.01mol＋0.02mol=0.03mol。