Question

【题目】硫单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用，而SO2直接排放会对环境造成危害。

Ⅰ.已知：重晶石(BaSO4)高温煅烧可发生一系列反应，其中部分反应如下：

BaSO4(s)＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g) ΔH＝＋571.2 kJ·mol－1

BaS(s)=Ba(s)＋S(s) ΔH＝＋460 kJ·mol－1

已知：2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1

则：Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)=BaSO4(s) ΔH＝____________。

Ⅱ.SO2的尾气处理通常有以下几种方法：

（1）活性炭还原法：反应原理：恒温恒容时2C(s)＋2SO2(g)S2(g)＋2CO2(g)。反应进行到不同时间测得各物质的浓度如图：

①0～20 min反应速率表示为v(SO2)＝____________；

②30 min时，改变某一条件平衡发生移动，则改变的条件最有可能是____________；

③平衡常数的表达式K＝____________。

（2）亚硫酸钠吸收法

①Na2SO3溶液吸收SO2的离子方程式为__________________；

②常温下，当吸收至NaHSO3时，吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是____________(填序号)。

a．c(Na＋)＋c(H＋)＞c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)

b．c(Na＋)＝c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(H2SO3)

c．c(Na＋)＞c(HSO3－)＞c(H＋)＞c(SO32－)

d．水电离出c(H＋)＝1×10－8mol/L

（3）电化学处理法

①如图所示，Pt(Ⅰ)电极的反应式为__________________；

②当电路中转移0.02 mol e－时(较浓H2SO4尚未排出)，交换膜左侧溶液中约增加________mol离子。

Answer 1

【答案】－1473.2 kJ·mol－1 0.03 mol/(L·min) 减少CO2的浓度 K=c（S2）·c2（CO2）/c2（SO2） SO32－＋SO2＋H2O=2HSO3－ abc SO2－2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋ 0.03

【解析】

Ⅰ.已知：①BaSO4(s)＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g) ΔH＝＋571.2 kJ·mol－1

②BaS(s)=Ba(s)＋S(s) ΔH＝＋460 kJ·mol－1

③2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1

根据盖斯定律反应③×2-反应①-反应②可得热化学方程式为Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)=BaSO4(s) ΔH＝(-221×2-460-571.2) kJ·mol－1=－1473.2 kJ·mol－1。

Ⅱ.（1）①由图可知，0～20分钟内二氧化硫浓度变化量为1mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，故二氧化硫的反应速率=0.6mol/L÷20min=0.03 mol/(L·min)。

②30分钟时瞬间，二氧化碳的浓度降低，S2的浓度不变，而后二氧化碳和S2的浓度均增大，应是减小二氧化碳的浓度。

③其平衡常数为生成物的浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，即K=c（S2）·c2（CO2）/c2（SO2）；

（2）①亚硫酸钠溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠，反应离子方程式为SO32－＋SO2＋H2O=2HSO3－。

②a．根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=2c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)，所以c(Na＋)＋c(H＋)＞c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)，正确。b．溶液中的硫元素以亚硫酸根，亚硫酸氢根和亚硫酸的形式存在，与钠元素的关系为1:1，所以有c(Na＋)＝c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(H2SO3)，正确。c．在亚硫酸氢钠溶液中亚硫酸氢根的电离大于水解，所以离子浓度关系为c(Na＋)＞c(HSO3－)＞c(H＋)＞c(SO32－)，正确。d．水电离出的氢离子浓度等于水电离出的氢氧根离子浓度，由于亚硫酸氢钠溶液的pH未知，所以不能计算水电离出c(H＋)浓度，错误。所以选abc。

（3）①由图可知，Pt(Ⅰ)电极上二氧化硫被氧化成硫酸，电极反应为SO2－2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋。

②左侧电解反应SO2－2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋，根据电子守恒，生成硫酸根的物质的量为0.01mol，生成氢离子物质的量为0.04mol，为保持溶液电中性，0.01mol的硫酸根需要0.02mol的氢离子，多余的氢离子通过阳离子交换膜移动到右侧，即有0.02mol氢离子移动到右侧，故左侧溶液中增加的离子为0.03mol。