Question

【题目】工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等，是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。

（1）NOx和SO2在空气中存在下列平衡：

2NO(g）+ O2(g） 2NO2(g） △H= -112 kJ·mol-1，

2SO2(g）+ O2 (g) 2SO3(g） △H= -196 kJ·mol-1；

SO2通常在NO2的存在下，进一步被氧化，生成SO3。写出NO2和SO2反应的热化学方程式为________________________________。

（2）烟气中的SO2可以用NaOH溶液吸收，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示。（电极材料为石墨）

①图中a极要连接电源的_______（填“正”或“负”）极，C口流出的物质是_______。

②SO32－放电的电极反应式为_____________________________________。

（3）常温下，烟气中SO2被NaOH溶液吸收可得到NaHSO3、Na2SO3等。

①已知Na2SO3水溶液显碱性，原因是_____________________________________(写出主要反应的离子方程式），该溶液中c（Na+）_________ 2c（SO32-）+ c（HSO3-）（填“>”“<”或“=”）；

②常温下，0.1mol/L的NaHSO3溶液的pH=6，则c（SO32-）- c（H2SO3）= _________ mol/L（填写准确数值）。

Answer 1

【答案】 NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+ NO（g）△H= -42 kJmol-1 负 硫酸 SO32--2e- + H2O =SO42-+ 2H+ SO32- + H2O HSO3- + OH - ＞ 9.9×10-7

【解析】(1)根据盖斯定律来求解，正反应如果是吸热反应，温度越高K值越大；

(2)在图中由于Na+向a极区域移动，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，a要连接电源的负极，b要连接电源的正极，在阳极上SO32-变为SO42-；

(3)①溶液中SO32-水解，导致溶液显碱性，然后根据电荷守恒分析；②常温下，亚硫酸氢钠呈酸性，说明亚硫酸氢根离子的电离程度大于水解程度，根据物料守恒和电荷守恒计算。

(1)①根据盖斯定律来求解，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=-112kJmol-1 ①；2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196kJmol-1②，根据盖斯定律，将(②-①)÷2得：NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)△H=-42kJmol-1，故答案为：NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H=-42 kJmol-1；

(2)①在图中由于Na+向a极区域移动，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，a要连接电源的负极，b要连接电源的正极，在阳极上SO32-变为SO42-，C口流出的物质是硫酸，故答案为：负；硫酸；

②在阳极上SO32-变为SO42-，SO32-放电的电极反应式为：SO32-+H2O=SO42-+2H+，故答案为：SO32-+H2O=SO42-+2H+；

(3)①溶液中SO32-水解：SO32-+H2OHSO3-+OH-，破坏水的电离平衡，导致溶液显碱性，根据电荷守恒，溶液中c(H+)+c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，因为c(H+)＜c(OH-)，故c(Na+)＞2c(SO32-)+c(HSO3-)，故答案为：SO32-+H2OHSO3-+OH-；＞；

②常温下，亚硫酸氢钠呈酸性，说明亚硫酸氢根离子的电离程度大于水解程度，根据物料守恒得c(Na+)=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)①，根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+) =c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-)②，将方程式①代入②得，c(H2SO3)+c(H+) =c(OH-)+c(SO32-)，所以c(SO32-)-c(H2SO3)=c(H+)-c(OH-)=(10-6-10-8)molL-1 =9.9×10-7molL-1，故答案为：9.9×10-7mol。