Question

【題目】研究SO2的轉化對環境保護具有重要意義。

(1)一種將SO2轉化為H2SO4和S的反應為3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s) ΔH

已知SO3(g)＋H2O(g)=H2SO4(l) ΔH1＝－177 kJ·mol－1

S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2＝－297 kJ·mol－1

2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) ΔH3＝－197 kJ·mol－1 則ΔH＝__________kJ·mol－1。

(2)SO2堿吸收液含NaHSO3和Na2SO3，NaHSO3可用于制取焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）。一種用SO2堿吸收液和三室膜電解技術制取NaHSO3的裝置如圖甲所示。已知常溫下含硫微粒的物質的量分數如圖乙所示，H2SO3的電離平衡常數K1=1.23×10－2、K2=5.6×10－8。

①電解后__________（填“a”、“b”或“c”）室的NaHSO3濃度較大。

②常溫下，當SO2堿吸收液的pH＝8時，溶液中c(SO32-)∶c(HSO3-)＝__________。

③常溫下0.1 mol·L－1 NaHSO3溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物質的量濃度由大到小的順序是__________。

(3)利用間接電化學法消除NO的原理如圖丙所示。

①陰極的電極反應式為__________；

②吸收池每吸收轉化1mol NO，陽極區生成標準狀況下O2的體積為__________L。

Answer 1

【答案】－254 b 5.6（或28∶5） HSO3-、SO32-、H2SO3 2HSO3-＋2e－＋2H+=S2O42-＋2H2O 28

【解析】

（1）根據蓋斯定律書寫出正確的方程式，并計算ΔH；

（2）①電解池陽極為稀硫酸溶液，電解質溶液顯酸性，電解池陽極發生氧化反應，陽離子向陰極移動，據此分析；

②根據K2==5.6×10－8及pH=8時c(H+)=10-8mol/L進行計算；

③由圖象可知，0.1 molL-1的NaHSO3溶液pH=4呈酸性，亞硫酸氫根離子電離程度大于水解程度；

（3）①陰極發生還原反應，HSO3-被還原為S2O42-，據此書寫電極反應；

②電解池的陽極水電離出的OH-放電生成氧氣，電極反應為：2H2O-4e-=4H++O2↑，吸收池中NO發生氧化還原反應生成NH4+，有NO~NH4+~5e-，根據電子守恒進行計算。

（1）①SO3(g)＋H2O(g)=H2SO4(l) ΔH1＝－177 kJ·mol－1；②S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2＝－297 kJ·mol－1；③2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) ΔH3＝－197 kJ·mol－1；由蓋斯定律可知2①-②+③得反應3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)，ΔH=2×(-177 kJ·mol－1)-( -297 kJ·mol－1)+( -197 kJ·mol－1)=-254 kJ·mol－1；

（2）①電解池陽極為稀硫酸溶液，電解質溶液顯酸性，電解池陽極發生氧化反應，陽離子向陰極移動，即H+向右側移動，在b室發生反應：2H++2e-=H2↑ ，所以b室較a室H+濃度升高，因此電解后，b室的NaHSO3濃度增加；

②根據K2=可知，===5.6(或)；

③由圖象可知，0.1 molL-1的NaHSO3溶液pH=4呈酸性，亞硫酸氫根離子電離程度大于水解程度，因此溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物質的量濃度由大到小的順序為c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3)；

（3）①陰極發生還原反應，HSO3-被還原為S2O42-，電極反應為：2HSO3-＋2e－＋2H+=S2O42-＋2H2O；

②電解池的陽極水電離出的OH-放電生成氧氣，電極反應為：2H2O-4e-=4H++O2↑，吸收池中NO發生氧化還原反應生成NH4+，有NO~NH4+~5e-，當吸收轉化1mol NO時，電子轉移5mol，根據電子守恒可知當電子轉移5mol時，生成氧氣的物質的量為=1.25mol，生成氧氣的體積為22.4L/mol×1.25mol=28L。