Question

18．空氣污染監測儀是根據SO₂與Br₂的定量反應測定空氣中SO₂的含量：SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr，上述反應的溴，來自一個裝滿酸性KBr溶液的電解槽陽極上的氧化反應．電解槽的陰、陽極室是隔開的．當測空氣中SO₂的含量時，空氣（經過除塵）以1.5×10^-4m³min^-1的流速進入電解槽的陽極室，電流計顯示每秒通過的電子是8.56×10^-11mol時，此條件下能保持溴濃度恒定，并恰與SO₂完全反應（設被測空氣中不含與溴反應的物質）．
（1）寫出監測過程中主要發生的化學反應方程式；2KBr+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2KOH+H₂↑+Br₂；SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr．
（2）計算空氣中SO₂的含量（gm^-3空氣）．

Answer 1

分析 （1）電解溴化鉀溶液生成氫氧化鉀和氫氣、溴單質；溴單質與二氧化硫、水反應生成硫酸和氫溴酸；
（2）依據原子個數守恒結合原子個數守恒計算生成溴單質的物質的量，依據SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr計算二氧化硫的物質的量，據此解答．

解答 解：（1）電解溴化鉀溶液生成氫氧化鉀和氫氣、溴單質，化學方程式：2KBr+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Br₂；溴單質與二氧化硫、水反應生成硫酸和氫溴酸，化學方程式：SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；
故答案為：2KBr+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Br₂；SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；
（2）設每分鐘電解KBr溶液生成Br₂的物質的量為x，則：2Br-Br₂        電子轉移
   1 mol            2 mol
   x               8.56×10^-11×60 mol
解得x=2.568×10^-9mol；
根據SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr知SO₂也為2.568×10^-9 mol，故空氣中SO₂的含量為：
$\frac{2.568×1{0}^{-9}×64}{1.5×10{\;}^{-4}}$g•m^-3=1.1×10 ^-3gm^-3；

故答案為：$\frac{2.568×1{0}^{-9}×64}{1.5×10{\;}^{-4}}$g•m^-3=1.1×10 ^-3gm^-3；

點評 本題考查了化學方程式的書寫及有關方程式的計算，明確反應實質是解題關鍵，注意準確把握反應物之間轉化關系，依據電子轉移、原子個數守恒計算，題目難度中等．