Question

20．硫在地殼中主要以硫化物、硫酸鹽等形式存在，其單質和化合物在工農業生產中有著重要的應用．

（1）一種以銅作催化劑脫硫有如下兩個過程：
①在銅的作用下完成工業尾氣中SO₂的部分催化氧化，所發生反應為：2SO₂+2nCu+（n+1）O₂+（2-2n）H₂O═2n CuSO₄+（2-2n） H₂SO₄從環境保護的角度看，催化脫硫的意義為防止酸雨的發生；每吸收2molSO₂，被SO₂還原的O₂的質量為32 g．
②利用如圖1所示電化學裝置吸收另一部分SO₂，并完成Cu的再生．寫出裝置內所發生反應的離子方程式SO₂+2H₂O+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4H⁺+SO₄^2-+Cu．
（2）碘循環工藝不僅能吸收SO₂降低環境污染，同時又能制得氫氣，具體流程如圖2：
①用離子方程式表示反應器中發生的反應是：SO₂+I₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2I
②用化學平衡移動的原理分析，在HI分解反應中使用膜反應器分離出H₂的目的是HI分解為可逆反應，及時分離出產物H₂，有利于反應正向進行．
Ⅱ．汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一．
已知氮的氧化物是汽車尾氣的污染物，用如圖3裝置可監測其含量，電池中每轉移0.4mole-，Pt 電極消耗2.24L氧氣（標況下）該裝置的負極反應式為NO-2e^-+O^2-═NO₂．

Answer 1

分析 （1）①二氧化硫是一種有毒的氣體，排放到空氣中可引起酸雨的發生，對環境和人類健康有害，脫硫可以防止酸雨的發生；
依據二氧化硫和氧氣反應方程式，找出二氧化硫和氧氣量的關系；
②利用電解原理將二氧化硫轉化成硫酸吸收，先寫出兩個電極上上發生的電極反應式，加和就可得到總的離子方程式．
（2）①從流程圖可知，在反應器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反應，分離出氫氣有利于平衡正向移動．
Ⅱ．由離子的定向移動可知NiO極為原電池的負極，Pt極為原電池的正極，正極發生還原反應，負極發生氧化反應，以此解答該題．

解答 解；（2）①脫硫可以減少二氧化硫的排放量，防止酸雨的發生，2SO₂ +O₂ =2SO₃
2mol 32g
故答案為：防止酸雨的發生；32；
②分析圖中電解裝置，可知左邊石墨是電解池的陽極，右邊是電解池的陰極；
陽極放電的物質二氧化硫，失去電子生成硫酸根離子，電極反應式：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
陰極放電的物質時銅離子，得到電子被還原成單質銅，電極反應式：Cu²⁺+2e^-=Cu；
將上述兩電極的電極反應式得：SO₂+2H₂O+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4H⁺+SO₄^2-+Cu，
故答案為：SO₂+2H₂O+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4H⁺+SO₄^2-+Cu．
（2）①從流程圖可知，在反應器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反應方程式為SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②HI分解為可逆反應，及時分離出產物H₂，有利于反應正向進行，故答案為：HI分解為可逆反應，及時分離出產物H₂，有利于反應正向進行．
Ⅱ．由離子的定向移動可知NiO極為原電池的負極，負極反應為NO-2e^-+O^2-=NO₂，pt電極上電極反應為O₂+4e^-=2O^2-，則電池中每轉移0.4mol e^-，Pt電極消耗氧氣為0.1mol×22.4L/mol=2.24L，故答案為：2.24；NO-2e^-+O^2-=NO₂．

點評 本題考查氧化還原反應及電化學知識，為高考常見題型和高頻考點，注意把握原電池的工作原理，本題解答的關鍵是離子的定向移動，以此可確定電源的兩極和反應類型，注意體會答題思路，題目難度中等．