Question

7．SO₂是主要的大氣污染氣體，利用化學(xué)反應(yīng)原理是治理污染的重要方法．
工業(yè)上用Na₂SO₃吸收尾氣中的SO₂使之轉(zhuǎn)化為NaHSO₃，再用SO₂為原料設(shè)計(jì)的原電池電解（惰性電極）NaHSO₃制取H₂SO₄，裝置如下：

（1）甲圖中A電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-；
（2）甲圖中B與乙圖D極（填C或D）相連，進(jìn)行電解時(shí)乙圖Z中Na⁺向Y中移動(dòng)（填Y或W）；
（3）該電解池陰極的總電極反應(yīng)式2HSO₃^-+2e^-═2SO₃^2-+H₂↑；
（4）陽(yáng)極室除生成硫酸外，還有少量的SO₂ 和O₂生成．則陽(yáng)極發(fā)生的副反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2HSO₃^2--4e^-═2SO₂↑+O₂↑+2H⁺；
（5）治理SO₂污染的重要方法是燃料脫硫在1200℃時(shí)，天然氣脫硫工藝中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：
①2H₂S（g）+3O₂（g）═2SO₂（g）+2H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2H₂S（g）+O₂（g）═2S（g）+2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1
③4H₂S（g）+2SO₂（g）═3S₂（g）+4H₂O（g）△H=-c kJ•mol^-1
則2mol S（g）全部轉(zhuǎn)化為S₂（g）的反應(yīng)熱為b-$\frac{1}{3}$a-$\frac{1}{3}$ckJ•mol^-1（用含有a、b、c的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）甲圖中A電極為負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）電解NaHSO₃溶液制取H₂SO₄，陰極是水電離氫離子放電生成氫氣，得到的氫氧根離子與亞硫酸氫根離子反應(yīng)得到亞硫酸根，所以乙圖C極為陰極，D為陽(yáng)極，Na⁺向陰極區(qū)移動(dòng)；
（3）乙圖C極為陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）陽(yáng)極發(fā)生副反應(yīng)得到SO₂ 和O₂，應(yīng)是亞硫酸氫根失去電子生成SO₂ 和O₂；
（5）①2H₂S（g）+3O₂（g）═2SO₂（g）+2H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2H₂S（g）+O₂（g）═2S（g）+2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1
③4H₂S（g）+2SO₂（g）═3S₂（g）+4H₂O（g）△H=-c kJ•mol^-1
將方程式$\frac{1}{3}$①+$\frac{1}{3}$③-②得2S（g）═S₂（g）進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）甲圖中A電極為負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-；故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-；
（2）電解NaHSO₃溶液制取H₂SO₄，陰極是水電離氫離子放電生成氫氣，得到的氫氧根離子與亞硫酸氫根離子反應(yīng)得到亞硫酸根，所以乙圖C極為陰極，D為陽(yáng)極，則甲圖中B為正極與乙圖D相連，Na⁺向陰極Y區(qū)移動(dòng)，故答案為：D；Y；
（3）乙圖C極為陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為2HSO₃^-+2e^-═2SO₃^2-+H₂↑，故答案為：2HSO₃^-+2e^-═2SO₃^2-+H₂↑；
（4）陽(yáng)極發(fā)生副反應(yīng)得到SO₂ 和O₂，應(yīng)是亞硫酸氫根失去電子生成SO₂ 和O₂，陽(yáng)極發(fā)生的副反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2HSO₃^2--4e^-═2SO₂↑+O₂↑+2H⁺，
故答案為：2HSO₃^2--4e^-═2SO₂↑+O₂↑+2H⁺；
（5）①2H₂S（g）+3O₂（g）═2SO₂（g）+2H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2H₂S（g）+O₂（g）═2S（g）+2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1
③4H₂S（g）+2SO₂（g）═3S₂（g）+4H₂O（g）△H=-c kJ•mol^-1
將方程式$\frac{1}{3}$①+$\frac{1}{3}$③-②得2S（g）═S₂（g），所以反應(yīng)熱為b-$\frac{1}{3}$a-$\frac{1}{3}$c，
故答案為：b-$\frac{1}{3}$a-$\frac{1}{3}$c．

點(diǎn)評(píng) 本題屬于拼合型題目，涉及原電池、電解原理和蓋斯定律的應(yīng)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與分析解決問(wèn)題的能力，難度較大．