Question

【題目】硫單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用，而SO2直接排放會對環(huán)境造成危害。

Ⅰ.已知：重晶石(BaSO4)高溫煅燒可發(fā)生一系列反應(yīng)，其中部分反應(yīng)如下：

BaSO4(s)+4C(s) BaS(s)+4CO(g) ΔH=+571.2 kJ·mol1

BaS(s) Ba(s)+S(s) ΔH=+460 kJ·mol1

已知：2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=221 kJ·mol1

則：Ba(s)+S(s)+2O2(g) BaSO4(s) ΔH=_____________。

Ⅱ.SO2的尾氣處理通常有以下幾種方法：

（1）活性炭還原法

反應(yīng)原理：恒溫恒容時2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)。

反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度部分圖象如圖：

①0～20 min反應(yīng)速率表示為v(SO2)=________；

②30 min時，改變某一條件平衡發(fā)生移動，則改變的條件最有可能是________；

③40 min時，平衡常數(shù)K=________。

（2）亞硫酸鈉吸收法

①Na2SO3溶液吸收SO2的離子方程式為__________________；

②常溫下，當吸收至NaHSO3時，吸收液中相關(guān)離子濃度關(guān)系一定正確的是________(填序號)。

a．c(Na+)+c(H+)>c()+c()+c(OH)

b．水電離出c(H+)=1×108 mol/L

c．c(Na+)>c()>c(H+)>c()

（3）電化學處理法

①如圖所示，Pt(Ⅰ)電極的反應(yīng)式為__________________；

②當電路中轉(zhuǎn)移0.02 mol e時(較濃H2SO4尚未排出)，交換膜左側(cè)溶液中約增加____mol離子。

Answer 1

【答案】Ⅰ.1473.2 kJ·mol1

Ⅱ.（1）①0.03 mol/(L·min) ②減少CO2的濃度 ③0.675

（2）①+SO2+H2O2 ②ac

（3）①SO22e+2H2O+4H+ ②0.03

【解析】Ⅰ.已知：①BaSO4(s) +4C(s) BaS(s) +4CO(g) ΔH=+571.2 kJ·mol1

②BaS(s) Ba(s)+S(s) ΔH=+460 kJ·mol1

③2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=221 kJ·mol1，根據(jù)蓋斯定律分析，反應(yīng)③×2反應(yīng)①反應(yīng)②可得熱化學方程式為Ba(s)+S(s)+2O2(g) BaSO4(s) ΔH=221 kJ·mol1×2460 kJ·mol1571.2 kJ·mol1=

1473.2 kJ·mol1。

Ⅱ.（1）①由圖可知，0～20分鐘內(nèi)二氧化硫濃度變化量為1 mol/L0.4 mol/L=0.6 mol/L，故二氧化硫的反應(yīng)速率=0.6 mol/L÷20 min=0.03 mol/(L·min)。

②30分鐘時瞬間，二氧化碳的濃度降低，S2的濃度不變，而后二氧化碳和S2的濃度均增大，應(yīng)是減小二氧化碳的濃度。

③其平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積/反應(yīng)物濃度的冪之積，由于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，則K===0.675。

（2）①亞硫酸鈉溶液與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，反應(yīng)離子方程式為+SO2+H2O2。

②a．根據(jù)電荷守恒，c(Na+)+c(H+)=2c()+c()+c(OH)，所以c(Na+)+c(H+)>c()+c()+

c(OH)，a正確。b．水電離出的氫離子濃度等于水電離出的氫氧根離子濃度，由于亞硫酸氫鈉溶液的pH未知，所以不能計算水電離出c(H+)濃度，b錯誤。c．在亞硫酸氫鈉溶液中亞硫酸氫根的電離大于水解，所以離子濃度關(guān)系為c(Na+)>c()>c(H+)>c()，c正確。所以選ac。

（3）①由圖可知，Pt(Ⅰ)電極上二氧化硫氧化成硫酸，電極反應(yīng)為SO22e+2H2O+4H+。

②左側(cè)電解反應(yīng)SO22e+2H2O+4H+，根據(jù)電子守恒，生成硫酸根的物質(zhì)的量為0.02 mol/2=0.01 mol，生成氫離子物質(zhì)的量為0.04 mol，為保持溶液電中性，0.01 mol的硫酸根需要0.02 mol的氫離子，多余的氫離子通過陽離子交換膜移動到右側(cè)，即有0.02 mol氫離子移動到右側(cè)，故左側(cè)溶液中增加的離子為0.01 mol+0.02 mol=0.03 mol。