Question

【題目】研究SO2的轉(zhuǎn)化對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

(1)一種將SO2轉(zhuǎn)化為H2SO4和S的反應(yīng)為3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s) ΔH

已知SO3(g)＋H2O(g)=H2SO4(l) ΔH1＝－177 kJ·mol－1

S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2＝－297 kJ·mol－1

2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) ΔH3＝－197 kJ·mol－1 則ΔH＝__________kJ·mol－1。

(2)SO2堿吸收液含NaHSO3和Na2SO3，NaHSO3可用于制取焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）。一種用SO2堿吸收液和三室膜電解技術(shù)制取NaHSO3的裝置如圖甲所示。已知常溫下含硫微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖乙所示，H2SO3的電離平衡常數(shù)K1=1.23×10－2、K2=5.6×10－8。

①電解后__________（填“a”、“b”或“c”）室的NaHSO3濃度較大。

②常溫下，當(dāng)SO2堿吸收液的pH＝8時(shí)，溶液中c(SO32-)∶c(HSO3-)＝__________。

③常溫下0.1 mol·L－1 NaHSO3溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是__________。

(3)利用間接電化學(xué)法消除NO的原理如圖丙所示。

①陰極的電極反應(yīng)式為__________；

②吸收池每吸收轉(zhuǎn)化1mol NO，陽(yáng)極區(qū)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2的體積為__________L。

Answer 1

【答案】－254 b 5.6（或28∶5） HSO3-、SO32-、H2SO3 2HSO3-＋2e－＋2H+=S2O42-＋2H2O 28

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律書寫出正確的方程式，并計(jì)算ΔH；

（2）①電解池陽(yáng)極為稀硫酸溶液，電解質(zhì)溶液顯酸性，電解池陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，據(jù)此分析；

②根據(jù)K2==5.6×10－8及pH=8時(shí)c(H+)=10-8mol/L進(jìn)行計(jì)算；

③由圖象可知，0.1 molL-1的NaHSO3溶液pH=4呈酸性，亞硫酸氫根離子電離程度大于水解程度；

（3）①陰極發(fā)生還原反應(yīng)，HSO3-被還原為S2O42-，據(jù)此書寫電極反應(yīng)；

②電解池的陽(yáng)極水電離出的OH-放電生成氧氣，電極反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，吸收池中NO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NH4+，有NO~NH4+~5e-，根據(jù)電子守恒進(jìn)行計(jì)算。

（1）①SO3(g)＋H2O(g)=H2SO4(l) ΔH1＝－177 kJ·mol－1；②S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2＝－297 kJ·mol－1；③2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) ΔH3＝－197 kJ·mol－1；由蓋斯定律可知2①-②+③得反應(yīng)3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)，ΔH=2×(-177 kJ·mol－1)-( -297 kJ·mol－1)+( -197 kJ·mol－1)=-254 kJ·mol－1；

（2）①電解池陽(yáng)極為稀硫酸溶液，電解質(zhì)溶液顯酸性，電解池陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，即H+向右側(cè)移動(dòng)，在b室發(fā)生反應(yīng)：2H++2e-=H2↑ ，所以b室較a室H+濃度升高，因此電解后，b室的NaHSO3濃度增加；

②根據(jù)K2=可知，===5.6(或)；

③由圖象可知，0.1 molL-1的NaHSO3溶液pH=4呈酸性，亞硫酸氫根離子電離程度大于水解程度，因此溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)?/span>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3)；

（3）①陰極發(fā)生還原反應(yīng)，HSO3-被還原為S2O42-，電極反應(yīng)為：2HSO3-＋2e－＋2H+=S2O42-＋2H2O；

②電解池的陽(yáng)極水電離出的OH-放電生成氧氣，電極反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，吸收池中NO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NH4+，有NO~NH4+~5e-，當(dāng)吸收轉(zhuǎn)化1mol NO時(shí)，電子轉(zhuǎn)移5mol，根據(jù)電子守恒可知當(dāng)電子轉(zhuǎn)移5mol時(shí)，生成氧氣的物質(zhì)的量為=1.25mol，生成氧氣的體積為22.4L/mol×1.25mol=28L。