Question

【题目】研究SO2的转化对环境保护具有重要意义。

(1)一种将SO2转化为H2SO4和S的反应为3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s) ΔH

已知SO3(g)＋H2O(g)=H2SO4(l) ΔH1＝－177 kJ·mol－1

S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2＝－297 kJ·mol－1

2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) ΔH3＝－197 kJ·mol－1 则ΔH＝__________kJ·mol－1。

(2)SO2碱吸收液含NaHSO3和Na2SO3，NaHSO3可用于制取焦亚硫酸钠（Na2S2O5）。一种用SO2碱吸收液和三室膜电解技术制取NaHSO3的装置如图甲所示。已知常温下含硫微粒的物质的量分数如图乙所示，H2SO3的电离平衡常数K1=1.23×10－2、K2=5.6×10－8。

①电解后__________（填“a”、“b”或“c”）室的NaHSO3浓度较大。

②常温下，当SO2碱吸收液的pH＝8时，溶液中c(SO32-)∶c(HSO3-)＝__________。

③常温下0.1 mol·L－1 NaHSO3溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物质的量浓度由大到小的顺序是__________。

(3)利用间接电化学法消除NO的原理如图丙所示。

①阴极的电极反应式为__________；

②吸收池每吸收转化1mol NO，阳极区生成标准状况下O2的体积为__________L。

Answer 1

【答案】－254 b 5.6（或28∶5） HSO3-、SO32-、H2SO3 2HSO3-＋2e－＋2H+=S2O42-＋2H2O 28

【解析】

（1）根据盖斯定律书写出正确的方程式，并计算ΔH；

（2）①电解池阳极为稀硫酸溶液，电解质溶液显酸性，电解池阳极发生氧化反应，阳离子向阴极移动，据此分析；

②根据K2==5.6×10－8及pH=8时c(H+)=10-8mol/L进行计算；

③由图象可知，0.1 molL-1的NaHSO3溶液pH=4呈酸性，亚硫酸氢根离子电离程度大于水解程度；

（3）①阴极发生还原反应，HSO3-被还原为S2O42-，据此书写电极反应；

②电解池的阳极水电离出的OH-放电生成氧气，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，吸收池中NO发生氧化还原反应生成NH4+，有NO~NH4+~5e-，根据电子守恒进行计算。

（1）①SO3(g)＋H2O(g)=H2SO4(l) ΔH1＝－177 kJ·mol－1；②S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2＝－297 kJ·mol－1；③2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) ΔH3＝－197 kJ·mol－1；由盖斯定律可知2①-②+③得反应3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)，ΔH=2×(-177 kJ·mol－1)-( -297 kJ·mol－1)+( -197 kJ·mol－1)=-254 kJ·mol－1；

（2）①电解池阳极为稀硫酸溶液，电解质溶液显酸性，电解池阳极发生氧化反应，阳离子向阴极移动，即H+向右侧移动，在b室发生反应：2H++2e-=H2↑ ，所以b室较a室H+浓度升高，因此电解后，b室的NaHSO3浓度增加；

②根据K2=可知，===5.6(或)；

③由图象可知，0.1 molL-1的NaHSO3溶液pH=4呈酸性，亚硫酸氢根离子电离程度大于水解程度，因此溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物质的量浓度由大到小的顺序为c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3)；

（3）①阴极发生还原反应，HSO3-被还原为S2O42-，电极反应为：2HSO3-＋2e－＋2H+=S2O42-＋2H2O；

②电解池的阳极水电离出的OH-放电生成氧气，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，吸收池中NO发生氧化还原反应生成NH4+，有NO~NH4+~5e-，当吸收转化1mol NO时，电子转移5mol，根据电子守恒可知当电子转移5mol时，生成氧气的物质的量为=1.25mol，生成氧气的体积为22.4L/mol×1.25mol=28L。