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(huì)對(duì)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=＋571.2kJ·mol-1

BaS(s)=Ba(s)＋S(s) ΔH=＋460kJ·mol-1

已知：2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH=－221kJ·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(cè)得各物質(zhì)的濃度如圖：

①0～20min反應(yīng)速率表示為v(SO2)=__；

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

③40min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(hào))。

a.c(Na+)＋c(H+)>c(SO32-)＋c(HSO3-)＋c(OH-)

b.c(Na＋)=c(SO32-)＋c(HSO3-)＋c(H2SO3)

c.c(Na+)>c(HSO3-)>c(H＋)>c(SO32-)

d.溶液中c(H＋)=1×10-8mol/L

（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0.02mole-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】1473.2kJmol1 0.03mol/( Lmin) 減少CO2的濃度 SO32＋SO2＋H2O＝2HSO3 abc SO22e＋2H2O＝SO42＋4H＋ 0.03

【解析】

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

②BaS(s)=Ba(s)＋S(s) ΔH=＋460kJ·mol-1

③2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH=－221kJ·mol-1，

根據(jù)蓋斯定律：③×2①②得方程式Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)=BaSO4(s)據(jù)此計(jì)算；

Ⅱ．(1)①根據(jù)v＝計(jì)算v(SO2)；

②30min時(shí)瞬間，二氧化碳濃度降低，S2的濃度不變，而后二氧化碳、S2的濃度均增大，應(yīng)是減少CO2的濃度；

③平衡常數(shù)K＝，注意固體和純液體不寫入表達(dá)式；

(2)①Na2SO3溶液與SO2反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉；

②a．根據(jù)電荷守恒判斷；

b．根據(jù)物料守恒判斷；

c．NaHSO3溶液中HSO3的電離程度大于其水解程度；

d．水電離出氫離子濃度等于溶液中氫氧根離子濃度，由于NaHSO3溶液的pH未知，不能計(jì)算水電離出氫離子濃度；

(3)①由圖可知，Pt(Ⅰ)電極上二氧化硫被氧化生成硫酸；

②左側(cè)電極反應(yīng)式為：SO22e＋2H2O＝SO42＋4H＋，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算生成硫酸根、氫離子的物質(zhì)的量，為保持溶液電中性，多余的氫離子通過陽離子交換膜移至右側(cè)，左側(cè)溶液中增加離子為生成硫酸電離的離子總量。

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

②BaS(s)=Ba(s)＋S(s) ΔH=＋460kJ·mol-1

③2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH=－221kJ·mol-1，

根據(jù)蓋斯定律：③×2①②得方程式Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)=BaSO4(s) ΔH＝(221)×2(＋460)(＋571.2)＝1473.2kJmol1；故答案為：1473.2kJmol1；

Ⅱ．(1)①由圖可知，020min內(nèi)二氧化硫濃度變化量為1mol/L0.4mol/L＝0.6mol/L，故v(SO2)＝＝0.03mol/( Lmin)；故答案為：0.03mol/( Lmin)；

②30min時(shí)瞬間，二氧化碳濃度降低，S2的濃度不變，而后二氧化碳、S2的濃度均增大，應(yīng)是減少CO2的濃度；故答案為：減少CO2的濃度；

③恒溫恒容時(shí)2C(s)＋2SO2(g)S2(g)＋2CO2(g)，平衡常數(shù)K＝；故答案為：；

(2)①Na2SO3溶液與SO2反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，反應(yīng)離子方程式為：SO32＋SO2＋H2O＝2HSO3，故答案為：SO32＋SO2＋H2O＝2HSO3；

②a．根據(jù)電荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO32)＋c(HSO3)＋c(OH)，故溶液中c(Na＋)＋c(H＋)＞c(SO32)＋c(HSO3)＋c(OH)，故a正確；

b．溶液中S元素以SO32、HSO3、H2SO3形式存在，Na元素與硫元素物質(zhì)的量之比為1：1，故溶液中c(Na＋)＝c(SO32)＋c(HSO3)＋c(H2SO4)，故b正確；

c．NaHSO3溶液中HSO3的電離程度大于其水解程度，故溶液中c(Na＋)＞c(HSO3)＞c(H＋)＞c(SO32)，故c正確；

d．水電離出氫離子濃度等于溶液中氫氧根離子濃度，由于NaHSO3溶液的pH未知，不能計(jì)算水電離出氫離子濃度，故d錯(cuò)誤；

故答案為：abc；

(3)①由圖可知，Pt(Ⅰ)電極上二氧化硫被氧化生成硫酸，電極反應(yīng)式為：SO22e＋2H2O＝SO42＋4H＋；故答案為：SO22e＋2H2O＝SO42＋4H＋；

②左側(cè)電極反應(yīng)式為：SO22e＋2H2O＝SO42＋4H＋，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，生成硫酸根物質(zhì)的量＝0.01mol，生成氫離子為0.04mol，為保持溶液電中性，0.01mol硫酸根需要0.02mol氫離子，多余的氫離子通過陽離子交換膜移至右側(cè)，即有0.02mol氫離子移至右側(cè)，故左側(cè)溶液中增加離子為0.01mol＋0.02mol＝0.03mol；故答案為：0.03。