Question

8．某工程技術(shù)人員在檢測(cè)維修高鐵時(shí)發(fā)現(xiàn)，某段鐵軌大面積銹蝕，周?chē)�大面積森林枯萎．經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)附近有一個(gè)水泥廠，生產(chǎn)水泥原料是煤矸石，煅燒煤矸石產(chǎn)生二氧化硫污染空氣形成酸雨造成的．政府部門(mén)為了我國(guó)國(guó)民的人身安全果斷關(guān)閉水泥廠．

（1）用化學(xué)方程式表示SO₂形成硫酸型酸雨的反應(yīng)：SO₂+H₂OH₂SO₃2H₂SO₃+O₂2H₂SO₄．
（2）已知1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃（g）的△H=-99kJ/mol．
2SO₂+O₂ $\stackrel{催化劑}{?}$2SO₃ 反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖a所示．
①圖a中△H=-198kJ/mol；該反應(yīng)通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會(huì)使圖a中A點(diǎn)降低，理由是因?yàn)榇呋瘎└淖兞朔磻?yīng)歷程，使活化能E降低．
②L（L₁、L₂）、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度．圖b表示L一定時(shí)，SO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系．
a． X代表的物理量是溫度．
b．判斷L₁、L₂的大小關(guān)系，并簡(jiǎn)述理由：L₁＞L₂，2SO₂+O₂2SO₃反應(yīng)的△H=-198kJ/mol，是放熱反應(yīng)．當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高，平衡左移，SO₂平衡轉(zhuǎn)化率減小．
（3）鋼鐵銹蝕圖示如圖c所示：
①用箭頭畫(huà)出圖c中電子的運(yùn)動(dòng)方向
②請(qǐng)你分析高鐵鐵軌銹蝕的原因是Fe-2e-=Fe²⁺；由于電解質(zhì)溶液中有H₂CO₃溶液，電離出氫離子，2H⁺+2e^-=
H₂↑發(fā)生析氫腐蝕．電解質(zhì)中又溶于氧氣，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，發(fā)生吸氧腐蝕．
（4）我國(guó)的科技人員為了消除SO₂的污染，利用原電池原理，變廢為寶，設(shè)計(jì)由SO₂和O₂
來(lái)制備硫酸，設(shè)計(jì)裝置如圖d所示，電極A、B為多孔的材料．
①A極為正極（填“正極”或“負(fù)極”）．
②B極的電極反應(yīng)式是SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）SO₂形成硫酸型酸雨的反應(yīng)為：SO₂+H₂OH₂SO₃  2H₂SO₃+O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂SO₄；
（2）①根據(jù)參加反應(yīng)SO₂的物質(zhì)的量之比等于對(duì)應(yīng)的△H之比；催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能；
②該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，如果增大壓強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率大，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，據(jù)此判斷；
（3）①鋼鐵腐蝕鐵作負(fù)極失去電子，C作正極；
②鐵作負(fù)極失電子變亞鐵離子，溶液中氫離子和溶解的氧氣得電子，形成原電池；
（4））①該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，正極上投放的氣體是氧氣，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負(fù)極，A極是正極；
②B極上的電極反應(yīng)二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子．

解答 解：（1）SO₂形成硫酸型酸雨的反應(yīng)為：SO₂+H₂OH₂SO₃  2H₂SO₃+O₂2H₂SO₄；
故答案為：SO₂+H₂OH₂SO₃  2H₂SO₃+O₂2H₂SO₄；
（或2SO₂+O₂ 2SO₃SO₃+H₂O=H₂SO₄ ）

（2）①因1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1，所以2molSO₂（g）氧化為2molSO₃的△H=-198kJ•mol^-1；催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能；
故答案為：-198；因?yàn)榇呋瘎└淖兞朔磻?yīng)歷程，使活化能E降低；
②a．由圖可知，X越大，轉(zhuǎn)化率越低，該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，如果增大壓強(qiáng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，所以X表示溫度；
故答案為：溫度；
b．溫度升高，轉(zhuǎn)化率下降，平衡逆向移動(dòng)，增大壓強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率大，所以L₁＞L₂；
故答案為：L₁＞L₂；2SO₂+O₂ 2SO₃反應(yīng)的△H=-198 kJ/mol，是放熱反應(yīng)．當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高，平衡左移，SO₂平衡轉(zhuǎn)化率減小；
（3）①鋼鐵的腐蝕，鐵作負(fù)極失去電子給正極的C，電子轉(zhuǎn)移方向?yàn)椋?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic3/quiz/images/201604/49/f13a9dd3.png" style="vertical-align:middle" />
故答案為：
②Fe-2e-=Fe²⁺； 由于電解質(zhì)溶液中有H₂CO₃溶液，電離出氫離子，2H⁺+2e^-=
H₂↑發(fā)生析氫腐蝕．電解質(zhì)中又溶于氧氣，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，發(fā)生吸氧腐蝕；
故答案為：Fe-2e-=Fe²⁺； 由于電解質(zhì)溶液中有H₂CO₃溶液，電離出氫離子，2H⁺+2e^-=
H₂↑發(fā)生析氫腐蝕．電解質(zhì)中又溶于氧氣，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，發(fā)生吸氧腐蝕；
（4）①該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，正極上投放的氣體是氧氣，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負(fù)極，A極是正極；
故答案為：正極；
②分析可知B極上的電極反應(yīng)式為：SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)能量變化、化學(xué)平衡常數(shù)及平衡狀態(tài)的判斷、氧化還原反應(yīng)及識(shí)金屬的腐蝕，涉及的題量較大，綜合性強(qiáng)，題目難度中等．