Question

某科研小組為治理SO₂對(duì)大氣的污染，利用煙氣中的SO₂為原料制取硫酸．
（1）利用原電池原理，用SO₂、O₂和H₂O來(lái)制備硫酸，該電池用多孔材料作電極，它能吸附氣體，同時(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸．請(qǐng)寫(xiě)出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

 

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（2）利用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂制得NaHSO₃溶液．
①常溫時(shí)吸收液吸收SO₂的過(guò)程中，pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關(guān)系如下表：

n（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	1：91
pH	8.2	7.2	6.2

以下離子濃度關(guān)系的判斷正確的是

 

A．NaHSO₃溶液中c（H⁺）＜c（OH^-）
B．Na₂SO₃溶液中c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
C．當(dāng)吸收液呈中性時(shí)，c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）=c（H⁺）
D．當(dāng)n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時(shí)，c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）
②然后電解該NaHSO₃溶液可制得硫酸．電解原理示意圖如下圖所示．請(qǐng)寫(xiě)出開(kāi)始時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)的電極反應(yīng)式

 

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Answer 1

考點(diǎn)：二氧化硫的污染及治理,化學(xué)電源新型電池,離子濃度大小的比較

專(zhuān)題：

分析：（1）依據(jù)原電池原理，負(fù)極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化硫失電子生成硫酸的過(guò)程；
（2）①根據(jù)溶液中電荷守恒和物料守恒確定溶液中各種離子濃度的關(guān)系；
②根據(jù)化合價(jià)變化判斷陽(yáng)極反應(yīng)物質(zhì)，寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合價(jià)升高，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，所以負(fù)極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
（2）①A．NaHSO₃溶液呈酸性，則c（H⁺）＞c（OH^-），故A錯(cuò)誤；
B．Na₂SO₃溶液因?yàn)閬喠蛩岣�水解生成亞硫酸氫根和氫氧根而呈堿性，亞硫酸氫根還水解生成亞硫酸和氫氧根，所以c（OH^-）＞c（HSO₃^-），故B錯(cuò)誤；
C．溶液呈中性時(shí)，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸氫根離子濃度大于亞硫酸根離子濃度，溶液中陰陽(yáng)離子所帶電荷相等，所以得c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H^-）=c（OH^-），故C正確；
D．當(dāng)n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時(shí)，溶液不成中性，所以c（Na⁺）不等于c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），故D錯(cuò)誤；
故選：C；
②電解池中陽(yáng)極和電源正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解NaHSO₃溶液可制得硫酸，硫的化合價(jià)升高，所以陽(yáng)極是HSO₃^-溶液失去電子被氧化生成SO₄^2-，則陽(yáng)極電極反應(yīng)式是：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
故答案為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池原理和電解原理的應(yīng)用，注意電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．