Question

【題目】某科研機構用NaOH溶液吸收硫酸工業廢氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環再生NaOH，同時得到某種副產物，其原理如圖所示（電極材料為石墨）。

（1）當有1molNa＋通過陽離子交換膜時，a極生成氣體__________L（標準狀況），陽極的電極反應式是______________________________。

（2）稀NaOH溶液的作用是____________，B處流出較濃的NaOH溶液，C處流出的是________________。

（3）在標準狀況下，若用甲烷－空氣燃料電池做電源，處理含SO2 20%（體積分數）的廢氣40m3，理論上需要消耗甲烷___________m3。

Answer 1

【答案】 11.2 SO32- －2e－＋H2O==SO42- ＋2H＋ 增強溶液導電性 較濃的硫酸 2

【解析】根據裝置圖中正負極和溶液中離子的移動方向及放電能力，即可判斷出兩極產物，進而寫出電極反應式；由于水中離子濃度很小，所以稀NaOH溶液和稀硫酸的作用都是增強溶液的導電性；根據電子轉移守恒，可計算出消耗甲烷的體積。

(1) 當有1mol Na＋通過陽離子交換膜時，即電路中通過1mol電子，在陰極放出H2在標準狀況下的體積為11.2L；而在陽極上SO32-放電生成SO42-，電極反應式為SO32-－2e－＋H2O==SO42-＋2H＋。

(2)由于水中離子濃度很小，所以用稀NaOH溶液和稀硫酸增強溶液的導電性，提高工作效率；根據陽極反應式可知，從C處流出的物質是較濃的硫酸。

(3)處理含SO2 20%（體積分數）的廢氣40m3，則n(SO2)=[40×103L×20%]/22.4L/mol= 8000/22.4mol，則轉移電子n(e-)=8000/11.2mol，而1molCH4在燃料電池中反應生成1mol CO2轉移8mol電子，所以理論上需要消耗甲烷的體積為×10-3m3/L =2 m3。