Question

某空氣污染監測儀是根據SO₂和Br₂的定量反應來測定空氣中SO₂含量的。參加反應的溴，來自一個裝滿酸性(H₂SO₄)KBr溶液的電解槽陽極上的氧化反應，電解槽的陽極室與陰極室是隔開的。當測量某地區空氣中SO₂含量時，空氣(經過除塵)以1.5×10^-4 m³·min^-1的流速進入電解槽的陽極室，電流計顯示每分鐘通過電子是5.136×10^-9 mol，此條件下能保持溴濃度恒定并恰好與SO₂完全反應。設被測空氣中不含其他能與溴反應的雜質。

(1)寫出此監測過程中發生的主要反應的化學方程式。

(2)計算該地區空氣中SO₂的含量(g·m^-3)(保留兩位小數)。

Answer 1

(1)2KBr+H₂SO₄K₂SO₄+H₂↑+Br₂，SO₂+Br₂+2H₂O====H₂SO₄+2HBr

(2)1.10×10^-3 g·m^-3

解析：本題通過測定空氣中污染物含量的工作原理，考查學生對KBr的電解和SO₂的還原性的認識以及有關計算的能力。

(1)由題中所給信息可知，某空氣污染監測儀的工作原理包含電解酸性KBr溶液和電解的陽極產物Br₂和SO₂反應的兩個過程，故有關反應方程式為：

2KBr+H₂SO₄K₂SO₄+H₂↑+Br₂     ①

SO₂+Br₂+2H₂O====H₂SO₄+2HBr    ②

(2)設每分鐘電解KBr溶液生成Br₂的物質的量為x。

根據反應式①得

2Br^--2e^-   ====   Br₂

2                           1

5.136×10^-9 mol    x

解得x=2.568×10^-9 mol。

由反應式②可知1 mol Br₂與1 mol SO₂恰好完全反應，則每分鐘被Br₂吸收的SO₂也為2.568×10^-9 mol，故空氣中SO₂的含量應為：

＝1.10×10^-3 g·m^-3。