Question

【題目】SO2的含量是空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)中一項(xiàng)重要檢測(cè)指標(biāo)，也是最近霧霾天氣肆虐我國(guó)大部分地區(qū)的主要原因之一。加大SO2的處理力度，是治理環(huán)境污染的當(dāng)務(wù)之急。

I．電化學(xué)法處理SO2。

硫酸工業(yè)尾氣中的SO2經(jīng)分離后，可用于制備硫酸，同時(shí)獲得電能，裝置如右圖所示（電極均為惰性材料）：

（1）M極發(fā)生的電極反應(yīng)式為________________。

（2）若使該裝置的電流強(qiáng)度達(dá)到2．0A，理論上每分鐘應(yīng)向負(fù)極通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為________L（已知：1個(gè)e-所帶電量為1.6×10-19C）。

Ⅱ.溶液與電化學(xué)綜合（鈉堿循環(huán)法）處理SO2。

（3）鈉堿循環(huán)法中，用Na2SO3溶液作為吸收液來(lái)吸收SO2，該反應(yīng)的離子方程式為______________。

（4）吸收液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32-)／n(HSO3-)變化關(guān)系如右圖所示：

①用圖中數(shù)據(jù)和變化規(guī)律說(shuō)明NaHSO3溶液呈酸性的原因________________。

②n(SO32-)／n(HSO3-)=1：1時(shí)，溶液中離子濃度由大到小的順序是_____________。

（5）當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，需送至電解槽處理，直至得到pH>8的吸收液再循環(huán)利用，其電解示意圖如下：

①寫出陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式________________；

②當(dāng)電極上有2 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為______________。

Answer 1

【答案】SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋ 0. 014 SO32－＋SO2＋H2O=2HSO3－ 隨著n(SO32－)/n(HSO3－)的減小，pH逐漸減��；當(dāng)n(SO32－)/c(HSO3－)=1：10時(shí)，pH=6.2，已呈酸性；當(dāng)為NaHSO3溶液時(shí)，pH一定小于6.2 c(Na＋)>c(SO32－)=c(HSO3－)>c(OH－)>c(H＋) HSO3－＋H2O－2e－=SO42－＋3H＋ 2.0g

【解析】

（1）根據(jù)原電池的工作原理和圖示，M極通入的SO2發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)產(chǎn)生硫酸，M極為負(fù)極，因此M極的電極反應(yīng)式為：SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋；

（2）若使該裝置的電流強(qiáng)度達(dá)到2.0A，理論上每分鐘通過的電子物質(zhì)的量為2.0A×60s÷(1.6×10-19C)÷(6.02×1023mol-1)=1.246×10-3mol，根據(jù)電極反應(yīng)式SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋，標(biāo)準(zhǔn)狀況下向負(fù)極通入SO2的體積V(SO2)=n（e-）×22.4L/mol=×1.246×10-3mol×22.4L/mol= 0.014L；

（3）Na2SO3溶液吸收SO2生成NaHSO3，反應(yīng)的離子方程式為SO2＋SO32－＋H2O=2HSO3－；

（4）①根據(jù)圖中數(shù)據(jù)變化，得出：隨著n(SO32－)/n(HSO3－)的減小，pH逐漸減小；當(dāng)n(SO32－)/c(HSO3－)=1：10時(shí)，pH=6.2，已呈酸性；當(dāng)為NaHSO3溶液時(shí)，pH一定小于6.2；

②根據(jù)圖像可知，n(SO32-)/n(HSO3-)=1：1時(shí)，溶液顯堿性，即c(OH－)>c(H＋)，Na＋不水解，因此離子濃度大小：c(Na＋)>c(SO32－)=c(HSO3－)>c(OH－)>c(H＋)；

（5）①根據(jù)電解示意圖，陽(yáng)極上HSO3-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成SO42-，電極反應(yīng)式為：H2O＋HSO3－－2e－=SO42－＋3H＋；

②根據(jù)圖示，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，轉(zhuǎn)移2mol電子生成1mol氫氣，即得到2g氫氣。