Question

某空气污染监测仪是根据SO₂和Br₂的定量反应来测定空气中SO₂含量的。参加反应的溴，来自一个装满酸性(H₂SO₄)KBr溶液的电解槽阳极上的氧化反应，电解槽的阳极室与阴极室是隔开的。当测量某地区空气中SO₂含量时，空气(经过除尘)以1.5×10^-4 m³·min^-1的流速进入电解槽的阳极室，电流计显示每分钟通过电子是5.136×10^-9 mol，此条件下能保持溴浓度恒定并恰好与SO₂完全反应。设被测空气中不含其他能与溴反应的杂质。

(1)写出此监测过程中发生的主要反应的化学方程式。

(2)计算该地区空气中SO₂的含量(g·m^-3)(保留两位小数)。

Answer 1

(1)2KBr+H₂SO₄K₂SO₄+H₂↑+Br₂，SO₂+Br₂+2H₂O====H₂SO₄+2HBr

(2)1.10×10^-3 g·m^-3

解析：本题通过测定空气中污染物含量的工作原理，考查学生对KBr的电解和SO₂的还原性的认识以及有关计算的能力。

(1)由题中所给信息可知，某空气污染监测仪的工作原理包含电解酸性KBr溶液和电解的阳极产物Br₂和SO₂反应的两个过程，故有关反应方程式为：

2KBr+H₂SO₄K₂SO₄+H₂↑+Br₂     ①

SO₂+Br₂+2H₂O====H₂SO₄+2HBr    ②

(2)设每分钟电解KBr溶液生成Br₂的物质的量为x。

根据反应式①得

2Br^--2e^-   ====   Br₂

2                           1

5.136×10^-9 mol    x

解得x=2.568×10^-9 mol。

由反应式②可知1 mol Br₂与1 mol SO₂恰好完全反应，则每分钟被Br₂吸收的SO₂也为2.568×10^-9 mol，故空气中SO₂的含量应为：

＝1.10×10^-3 g·m^-3。