Question

工业上将烟气中的二氧化硫转化为硫，常用的两种方法分别是热解气还原法和离子膜电解法．
（1）热解气还原法即用生物质热解气（主要成分为CO、H₂）将SO₂在高温下还原成单质硫．已知CO还原SO₂生成S（g）和CO₂过程中，每转移1mol电子需吸收2.0kJ的热量，则该反应的热化学方程式为

 

．
（2）离子膜电解法处理烟气中SO₂的过程是：先用Na₂SO₄溶液吸收烟气中的SO₂，再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，同时在阳极得到副产物氧气．其装置如图所示．
①b为电源的

 

（填“正极”或“负极”）．
②用Na₂SO₄溶液代替水吸收烟气中的SO₂使之转化为H₂SO₃，其目的是

 

．
③电解过程中，阴极的电极反应式为

 

．若电解一段时间后，通过质子交换膜的离子数为1.204×10²⁴个，则处理烟气得到的硫的质量为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,电解原理

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）已知CO还原SO₂生成S（g）和CO₂过程中，每转移1mol电子需吸收2.0kJ的热量，则转移2mol电子需要吸收能量8KJ，依据热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出；
（2）①用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，硫元素化合价降低分数还原反应，在电解池的阴极，同时在阳极得到副产物氧气，是溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，所以铜电极做阴极，铂棒做阳极，电源正极解阳极，电源阴极接阴极；
②从溶液导电能力和电解原理分析；
③阴极是二氧化硫在酸性溶液中得到电子生成单质硫，依据通过质子交换膜的离子数为1.204×10²⁴个

解答： 解：（1）CO还原SO₂生成S（g）和CO₂过程中，每转移1mol电子需吸收2.0kJ的热量，则转移4mol电子需要吸收能量8KJ，依据热化学方程式书写方法得到热化学方程式为：2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0 kJ?mol^-1；
故答案为：2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0 kJ?mol^-1；
（2）①用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，硫元素化合价降低分数还原反应，在电解池的阴极，同时在阳极得到副产物氧气，是溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，所以铜电极做阴极，铂棒做阳极，电源正极解阳极，电源阴极接阴极，b为电源正极；
故答案为：正极；
②Na₂SO₄溶液代替水吸收烟气中的SO₂使之转化为H₂SO₃，电解过程中增强溶液导电能力，其目的是提高溶液的导电能力，加快电解速率；
故答案为：提高溶液的导电能力，加快电解速率；
③阴极是二氧化硫在酸性溶液中得到电子生成单质硫，电极反应为：SO₂+4H⁺+4e^-═S+2H₂O；通过质子交换膜的离子数为1.204×10²⁴个物质的量=

1.204×1024

6.03×1023

=2mol，依据电极反应中定量关系计算每4mol氢离子交换生成硫单质1mol，则2mol氢离子交换生成硫单质0.5mol，质量=0.5mol×32g/mol=16g；
故答案为：SO₂+4H⁺+4e^-═S+2H₂O；16g；

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，电解原理分析判断，电解过程中电子守恒的计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．