Question

11．工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放出的SO₂、NO_x等，是形成霧霾的重要因素．霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子形成的煙霧．
（1）大氣中的SO₂在煙塵的催化下形成硫酸的反應(yīng)方程式是2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄．
（2）煙氣中的SO₂可以用NaOH溶液吸收，將所得的Na₂SO₃溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H₂SO₄，其原理如圖所示．（電極材料為石墨）
①圖中a極要連接電源的（填“正”或“負”）負極，C口流出的物質(zhì)是硫酸．
②SO₃^2-放電的電極反應(yīng)式為SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．
③電解過程中若消耗6.3gNa₂SO₃，則陰極區(qū)變化的質(zhì)量為2.2g（假設(shè)該過程中所有液體進出口密閉）．
（3）常溫下，煙氣中SO₂被NaOH溶液吸收可得到NaHSO₃、Na₂SO₃等．
①已知Na₂SO₃水溶液顯堿性，原因是SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-（寫出主要反應(yīng)的離子方程式），該溶液中c（Na⁺）＜ 2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）（填“＞”“＜”或“=”）
②常溫下，0.1mol/L的NaHSO₃溶液的PH=6，則c（SO₃^2-）-c（H₂SO₃）=9.9×10^-7 mol/L（填寫準(zhǔn)確數(shù)值）

Answer 1

分析 （1）SO₂在煙塵的催化下形成硫酸是2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄；
（2）①根據(jù)電解池中陰陽離子的移動方向：陽離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負極，SO₃^2-在陽極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質(zhì)是H₂SO₄；
②SO₃^2-失去電子被氧化成SO₄^2-；
③電解過程中陰極區(qū)放氫生堿，水變?yōu)闅溲趸�鈉，陰極區(qū)變化的質(zhì)量等于氫氧化鈉的質(zhì)量減去消耗水的質(zhì)量，根據(jù)電子守恒計算；
（3）①溶液中S0₃^2-水解：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，破壞水的電離平衡，導(dǎo)致溶液顯堿性，根據(jù)電荷守恒分析；
②常溫下，亞硫酸氫鈉呈酸性，說明亞硫酸氫根離子的電離程度大于水解程度，根據(jù)物料守恒得c（Na⁺）=c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）①，根據(jù)電荷守恒得c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）②，兩式計算得到．

解答 解：（1）SO₂在煙塵的催化下形成硫酸是2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，
故答案為：2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄；
（2）①根據(jù)電解池中陰陽離子的移動方向：陽離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負極，SO₃^2-在陽極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質(zhì)是H₂SO₄，
故答案為：負；硫酸；
②SO₃^2-失去電子被氧化成SO₄^2-，電極反應(yīng)式為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
③電解過程中陰極區(qū)放氫生堿，水變?yōu)闅溲趸�鈉，陰極區(qū)變化的質(zhì)量等于氫氧化鈉的質(zhì)量減去消耗水的質(zhì)量；
根據(jù)電子守恒：
2e^-～Na₂SO₃，～2H₂O～2NaOH～陰極區(qū)變化的質(zhì)量
     126g     36g    80g      44g
     6.3g                           x
x=2.2g
若消耗 6.3gNa₂SO₃，則陰極區(qū)變化的質(zhì)量為2.2g，
故答案為：2.2；
（3）①溶液中S0₃^2-水解：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，破壞水的電離平衡，導(dǎo)致溶液顯堿性，根據(jù)電荷守恒，溶液中c（H⁺）+c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故c（Na⁺）＜2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），
故答案為：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；＜；
②常溫下，亞硫酸氫鈉呈酸性，說明亞硫酸氫根離子的電離程度大于水解程度，根據(jù)物料守恒得c（Na⁺）=c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）①，根據(jù)電荷守恒得c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）②，將方程式①代入②得，c（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（SO₃^2-），所以c（SO₃^2-）-c（H₂SO₃）=c（H⁺）-c（OH^-）=（10^-6-10^-8）mol•L^-1=9.9×10^-7mol•L^-1，
故答案為：9.9×10^-7．

點評 本題考查了電解池原理和電極反應(yīng)書寫、電解質(zhì)溶液中電荷守恒、物料守恒等知識點的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等，有利于提高學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決實際問題的能力．