Question

某科研小组为治理SO₂对大气的污染，利用烟气中的SO₂为原料制取硫酸．
（1）利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．请写出该电池负极的电极反应式

 

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（2）利用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂制得NaHSO₃溶液．
①常温时吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）变化关系如下表：

n（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	1：91
pH	8.2	7.2	6.2

以下离子浓度关系的判断正确的是

 

A．NaHSO₃溶液中c（H⁺）＜c（OH^-）
B．Na₂SO₃溶液中c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
C．当吸收液呈中性时，c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）=c（H⁺）
D．当n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1时，c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）
②然后电解该NaHSO₃溶液可制得硫酸．电解原理示意图如下图所示．请写出开始时阳极反应的电极反应式

 

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Answer 1

考点：二氧化硫的污染及治理,化学电源新型电池,离子浓度大小的比较

专题：

分析：（1）依据原电池原理，负极是失电子发生氧化反应，二氧化硫失电子生成硫酸的过程；
（2）①根据溶液中电荷守恒和物料守恒确定溶液中各种离子浓度的关系；
②根据化合价变化判断阳极反应物质，写出阳极反应式．

解答： 解：（1）该原电池中，负极上失电子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合价升高，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，所以负极上的电极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
（2）①A．NaHSO₃溶液呈酸性，则c（H⁺）＞c（OH^-），故A错误；
B．Na₂SO₃溶液因为亚硫酸根水解生成亚硫酸氢根和氢氧根而呈碱性，亚硫酸氢根还水解生成亚硫酸和氢氧根，所以c（OH^-）＞c（HSO₃^-），故B错误；
C．溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度，溶液中阴阳离子所带电荷相等，所以得c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H^-）=c（OH^-），故C正确；
D．当n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1时，溶液不成中性，所以c（Na⁺）不等于c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），故D错误；
故选：C；
②电解池中阳极和电源正极相连，失去电子，发生氧化反应，电解NaHSO₃溶液可制得硫酸，硫的化合价升高，所以阳极是HSO₃^-溶液失去电子被氧化生成SO₄^2-，则阳极电极反应式是：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
故答案为：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．

点评：本题考查了原电池原理和电解原理的应用，注意电极反应的书写方法，掌握基础是关键，题目难度中等．