Question

7．（1）元素M是短周期元素，其常量存在于海水中，單質(zhì)被譽(yù)為“國(guó)防金屬”．
①M(fèi)的原子結(jié)構(gòu)示意圖為．
②以M、Al為電極，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-．
（2）一定條件下，通過(guò)下列反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收：
2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+S（l）△H
①已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
S（l）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
則反應(yīng)熱△H=-270 kJ•mol^-1．
②其他條件相同、催化劑不同時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示．260℃時(shí)Cr₂O₃（填“Fe₂O₃”、“NiO”或“Cr₂O₃”）作催化劑反應(yīng)速率最快．Fe₂O₃和NiO作催化劑均能使SO₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，不考慮價(jià)格因素，選擇Fe₂O₃的主要優(yōu)點(diǎn)是Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源．
③工業(yè)上還可用Na₂SO₃溶液吸收煙氣中的SO₂：Na₂SO₃+SO₂+H₂O═2NaHSO₃．某溫度下用1.0mol•L^-1 Na₂SO₃溶液吸收純凈的SO₂，當(dāng)溶液中c（SO${\;}_{3}^{2-}$）降至0.2mol•L^-1時(shí)，吸收能力顯著下降，應(yīng)更換吸收劑．
Ⅰ．此時(shí)溶液中c（HSO${\;}_{3}^{-}$）約為1.6 mol•L^-1．
Ⅱ．此時(shí)溶液pH=6．（已知該溫度下SO${\;}_{3}^{2-}$+H⁺?HSO${\;}_{3}^{-}$的平衡常數(shù)K=8.0×10⁶，計(jì)算時(shí)SO₂、H₂SO₃的濃度忽略不計(jì)）

Answer 1

分析 （1）①元素M是短周期元素，其常量存在于海水中，單質(zhì)被譽(yù)為“國(guó)防金屬”，推斷為鎂；
②以Mg、Al為電極，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，則負(fù)極為Al；
（2）①根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
②根據(jù)圖示內(nèi)容對(duì)比260℃時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率來(lái)尋找反應(yīng)速率最快，根據(jù)催化劑和二氧化硫轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系來(lái)判斷Fe₂O₃作催化劑的優(yōu)點(diǎn)；
③Ⅰ、根據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合物質(zhì)的量之間的關(guān)系來(lái)計(jì)算；
Ⅱ、根據(jù)SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常數(shù)K來(lái)計(jì)算即可．

解答 解：（1）①元素M是短周期元素，其常量存在于海水中，單質(zhì)被譽(yù)為“國(guó)防金屬”，推斷為鎂，鎂原子為12號(hào)元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：；
②以Mg、Al為電極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-，故答案為：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-；
（2）①已知①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
②（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
反應(yīng)2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）可以是①-②所得，所以該反應(yīng)的焓變△H=-566kJ•mol^-1-（-296kJ•mol^-1）=-270kJ•mol^-1，
故答案為：-270；
②根據(jù)圖示內(nèi)容，對(duì)比260℃時(shí)不同催化劑作用下SO₂的轉(zhuǎn)化率，可以看出Cr₂O₃作催化劑時(shí)，反應(yīng)速率最快，F(xiàn)e₂O₃和NiO作催化劑均能使SO₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，但是Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源，
故答案為：Cr₂O₃；Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源；
③Ⅰ、當(dāng)溶液中c（SO₃^2-）的濃度降至0.2mol•L^-1時(shí)，亞硫酸氫鈉的生成濃度是1.6mol/L，故答案為：1.6；
Ⅱ、根據(jù)SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常數(shù)K=$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$，所以c（H⁺）=$\frac{1.6}{0.2×8×1{0}^{6}}$mol/L=10^-6mol/L，即此時(shí)溶液的pH=6，故答案為：6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生有關(guān)熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率、弱電解質(zhì)的電離等方面的知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度不大．