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2C(s)＋2SO2(g)S2(g)＋2CO2(g)。反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如圖：

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

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

③平衡常數(shù)的表達式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，當吸收至NaHSO3時，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(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)

b．c(Na＋)＝c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(H2SO3)

c．c(Na＋)＞c(HSO3－)＞c(H＋)＞c(SO32－)

d．水電離出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當電路中轉(zhuǎn)移0.02 mol e－時(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】－1473.2 kJ·mol－1 0.03 mol/(L·min) 減少CO2的濃度 K=c（S2）·c2（CO2）/c2（SO2） SO32－＋SO2＋H2O=2HSO3－ abc SO2－2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋ 0.03

【解析】

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) kJ·mol－1=－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與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，即K=c（S2）·c2（CO2）/c2（SO2）；

（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－)，正確。b．溶液中的硫元素以亞硫酸根，亞硫酸氫根和亞硫酸的形式存在，與鈉元素的關(guān)系為1:1，所以有c(Na＋)＝c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(H2SO3)，正確。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－)，正確。d．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，所以不能計算水電離出c(H＋)濃度，錯誤。所以選abc。

（3）①由圖可知，Pt(Ⅰ)電極上二氧化硫被氧化成硫酸，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0.01mol，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0.03mol。