Question

20．硫在地殼中主要以硫化物、硫酸鹽等形式存在，其單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用．

（1）一種以銅作催化劑脫硫有如下兩個(gè)過(guò)程：
①在銅的作用下完成工業(yè)尾氣中SO₂的部分催化氧化，所發(fā)生反應(yīng)為：2SO₂+2nCu+（n+1）O₂+（2-2n）H₂O═2n CuSO₄+（2-2n） H₂SO₄從環(huán)境保護(hù)的角度看，催化脫硫的意義為防止酸雨的發(fā)生；每吸收2molSO₂，被SO₂還原的O₂的質(zhì)量為32 g．
②利用如圖1所示電化學(xué)裝置吸收另一部分SO₂，并完成Cu的再生．寫出裝置內(nèi)所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式SO₂+2H₂O+Cu²⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4H⁺+SO₄^2-+Cu．
（2）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO₂降低環(huán)境污染，同時(shí)又能制得氫氣，具體流程如圖2：
①用離子方程式表示反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)是：SO₂+I₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2I
②用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理分析，在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)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(jiān)測(cè)其含量，電池中每轉(zhuǎn)移0.4mole-，Pt 電極消耗2.24L氧氣（標(biāo)況下）該裝置的負(fù)極反應(yīng)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(fā)生，對(duì)環(huán)境和人類健康有害，脫硫可以防止酸雨的發(fā)生；
依據(jù)二氧化硫和氧氣反應(yīng)方程式，找出二氧化硫和氧氣量的關(guān)系；
②利用電解原理將二氧化硫轉(zhuǎn)化成硫酸吸收，先寫出兩個(gè)電極上上發(fā)生的電極反應(yīng)式，加和就可得到總的離子方程式．
（2）①?gòu)牧鞒虉D可知，在反應(yīng)器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反應(yīng)，分離出氫氣有利于平衡正向移動(dòng)．
Ⅱ．由離子的定向移動(dòng)可知NiO極為原電池的負(fù)極，Pt極為原電池的正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，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(fā)生，2SO₂ +O₂ =2SO₃
2mol 32g
故答案為：防止酸雨的發(fā)生；32；
②分析圖中電解裝置，可知左邊石墨是電解池的陽(yáng)極，右邊是電解池的陰極；
陽(yáng)極放電的物質(zhì)二氧化硫，失去電子生成硫酸根離子，電極反應(yīng)式：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
陰極放電的物質(zhì)時(shí)銅離子，得到電子被還原成單質(zhì)銅，電極反應(yīng)式：Cu²⁺+2e^-=Cu；
將上述兩電極的電極反應(yīng)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?gòu)牧鞒虉D可知，在反應(yīng)器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反應(yīng)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(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，故答案為：HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行．
Ⅱ．由離子的定向移動(dòng)可知NiO極為原電池的負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為NO-2e^-+O^2-=NO₂，pt電極上電極反應(yīng)為O₂+4e^-=2O^2-，則電池中每轉(zhuǎn)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(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)及電化學(xué)知識(shí)，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，注意把握原電池的工作原理，本題解答的關(guān)鍵是離子的定向移動(dòng)，以此可確定電源的兩極和反應(yīng)類型，注意體會(huì)答題思路，題目難度中等．