Question

【題目】工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放出的SO2、NOx等，是形成霧霾的重要因素。霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子形成的煙霧。

（1）NOx和SO2在空氣中存在下列平衡：

2NO(g）+ O2(g） 2NO2(g） △H= -112 kJ·mol-1，

2SO2(g）+ O2 (g) 2SO3(g） △H= -196 kJ·mol-1；

SO2通常在NO2的存在下，進一步被氧化，生成SO3。寫出NO2和SO2反應的熱化學方程式為________________________________。

（2）煙氣中的SO2可以用NaOH溶液吸收，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如下圖所示。（電極材料為石墨）

①圖中a極要連接電源的_______（填“正”或“負”）極，C口流出的物質(zhì)是_______。

②SO32－放電的電極反應式為_____________________________________。

（3）常溫下，煙氣中SO2被NaOH溶液吸收可得到NaHSO3、Na2SO3等。

①已知Na2SO3水溶液顯堿性，原因是_____________________________________(寫出主要反應的離子方程式），該溶液中c（Na+）_________ 2c（SO32-）+ c（HSO3-）（填“>”“<”或“=”）；

②常溫下，0.1mol/L的NaHSO3溶液的pH=6，則c（SO32-）- c（H2SO3）= _________ mol/L（填寫準確數(shù)值）。

Answer 1

【答案】 NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+ NO（g）△H= -42 kJmol-1 負 硫酸 SO32--2e- + H2O =SO42-+ 2H+ SO32- + H2O HSO3- + OH - ＞ 9.9×10-7

【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律來求解，正反應如果是吸熱反應，溫度越高K值越大；

(2)在圖中由于Na+向a極區(qū)域移動，根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，a要連接電源的負極，b要連接電源的正極，在陽極上SO32-變?yōu)?/span>SO42-；

(3)①溶液中SO32-水解，導致溶液顯堿性，然后根據(jù)電荷守恒分析；②常溫下，亞硫酸氫鈉呈酸性，說明亞硫酸氫根離子的電離程度大于水解程度，根據(jù)物料守恒和電荷守恒計算。

(1)①根據(jù)蓋斯定律來求解，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=-112kJmol-1 ①；2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196kJmol-1②，根據(jù)蓋斯定律，將(②-①)÷2得：NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)△H=-42kJmol-1，故答案為：NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H=-42 kJmol-1；

(2)①在圖中由于Na+向a極區(qū)域移動，根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，a要連接電源的負極，b要連接電源的正極，在陽極上SO32-變?yōu)?/span>SO42-，C口流出的物質(zhì)是硫酸，故答案為：負；硫酸；

②在陽極上SO32-變?yōu)?/span>SO42-，SO32-放電的電極反應式為：SO32-+H2O=SO42-+2H+，故答案為：SO32-+H2O=SO42-+2H+；

(3)①溶液中SO32-水解：SO32-+H2OHSO3-+OH-，破壞水的電離平衡，導致溶液顯堿性，根據(jù)電荷守恒，溶液中c(H+)+c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，因為c(H+)＜c(OH-)，故c(Na+)＞2c(SO32-)+c(HSO3-)，故答案為：SO32-+H2OHSO3-+OH-；＞；

②常溫下，亞硫酸氫鈉呈酸性，說明亞硫酸氫根離子的電離程度大于水解程度，根據(jù)物料守恒得c(Na+)=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)①，根據(jù)電荷守恒得c(Na+)+c(H+) =c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-)②，將方程式①代入②得，c(H2SO3)+c(H+) =c(OH-)+c(SO32-)，所以c(SO32-)-c(H2SO3)=c(H+)-c(OH-)=(10-6-10-8)molL-1 =9.9×10-7molL-1，故答案為：9.9×10-7mol。