Question

3．硫的化合物與生產、生活、科技等密切相關．請回答下列問題：
（1）輝銅礦（Cu₂S）在高溫條件下發生如下反應：2Cu₂S+3O₂═2Cu₂0+2SO₂△H=-773kJ•mol^-1
當放出154.6kJ熱量時，反應過程中轉移電子的物質的量為2.4mol．
（2）某研究小組把鋼鐵中的硫轉化為H₂SO₃溶液，然后用標準濃度的I₂溶液進行滴定．標準濃度的I₂溶液所用滴定管為酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管，滴定中使用的指示劑的名稱為淀粉試液，反應的離子方程為H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-．
（3）利用反應2SO₂+O₂+2H₂0═2H₂SO₄，可以處理SO₂尾氣，若將該反應設計為稀硫酸作電解質的原電池，其負極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-，反應一段時間后，溶液的pH將減小（填：“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）現將NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在兩電解池中，將插入兩溶液中的惰性電扱串聯，以電池為電源進行電解．
①剛開始時，NaCl和NaHCO₃混合液陰極反應式為2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比較緩慢，原因是產生的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應生成碳酸根和水，導致PH緩慢變化．
②向電解后的CuSO₄溶液中加入0.01molCu₂（OH）₂CO₃恰好使該溶液恢復原來的狀態，則電路中轉移電子的物質的最為0.06．當有0.04mol電子發生轉移時，該溶液的pH=1（不考慮溶液體積變化）

Answer 1

分析 （1）根據反應熱和轉移電子之間的關系式計算；
（2）I₂溶液滴定管為酸式滴定管，因為I₂遇到淀粉會變藍色，所以可以用淀粉溶液作指示劑；根據氧化還原反應書寫化學方程式；
（3）根據原電池原理，正極發生的是化合價降低得電子的反應，負極發生氧化反應，根據電極反應判斷pH的變化；
（4）現將NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在兩電解池中，將插入兩溶液中的惰性電扱串聯，以電池為電源進行電解．
①剛開始時，NaCl和NaHCO₃混合液陰極發生還原反應，電極反應式為2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比較緩慢，原因是反應產生的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應生成碳酸根和水，導致PH緩慢變化；
②電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實際上電解硫酸銅溶液分兩個階段：第一階段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
將堿式碳酸銅化學式改變為2CuO•H₂O•CO₂，所以加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃ 就相當于加入0.2molCuO和0.1mol水，根據氧化銅和水的量計算即可．

解答 解：（1）該反應2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）中，當轉移12mol電子時放出773kJ熱量，當放出熱量154.6kJ熱量轉移2.4mol電子時，
故答案為：2.4mol；
（2）I₂溶液滴定管為酸式滴定管，因為I₂遇到淀粉會變藍色，所以可以用淀粉溶液作指示劑，滴定終點時溶液的顏色變化為無色變為藍色，反應的離子方程式為H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；故答案為：酸式；淀粉試液；H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；
（3）原電池負極發生的是化合價升高失電子的反應，根據方程式可知是二氧化硫失電子，另外，由于H₂SO₄存在，所以電極反應：SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-，該過程T生成氫離子，所以負極pH會減小，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-；減小；
（4）現將NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在兩電解池中，將插入兩溶液中的惰性電扱串聯，以電池為電源進行電解．
①剛開始時，NaCl和NaHCO₃混合液陰極發生還原反應，電極反應式為2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比較緩慢，原因是反應產生的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應生成碳酸根和水，導致PH緩慢變化，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；產生的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應生成碳酸根和水，導致PH緩慢變化；
②電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實際上電解硫酸銅溶液分兩個階段：
第一階段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
將堿式碳酸銅化學式改變為2CuO•H₂O•CO₂，所以加入0.01molCu₂（OH）₂CO₃ 就相當于加入0.02molCuO和0.01mol水，
第一階段：根據銅原子守恒知，電解硫酸銅溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.02mol，轉移電子的物質的量=0.02mol×2=0.04mol；
第二階段：電解生成0.01mol水轉移電子的物質的量=0.01mol×2=0.02mol，
所以電解過程中共轉移的電子數為0.04mol+0.02mol=0.06mol，當有0.04mol電子發生轉移時，此時0.02molH₂SO₄，而體積為：400ml，所以該溶液中氫離子的濃度為：$\frac{0.02×2}{0.4}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，故答案為：0.06；1．

點評 本題考查電解原理、氧化還原反應等，清楚發生的電極反應是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，難度中等．