题目内容

【题目】某科研单位利用电化学原理用SO2来制备硫酸,装置如下图,含有某种催化剂。电极为多孔的材料,能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。

(1通入SO2的电极为__________极,其电极反应式为_________________,此电极区pH_______(填“增大”“减小”或“不变”

(2若通入SO2的速率为2.24 L/min(标准状况,为稳定持续生产,硫酸溶液的浓度应维持不变,则左侧水的流入速率是 (结果用 mL/min表示

(3以此电源电解足量的硝酸银溶液,若阴极产物的质量为21.6 g,则阳极产生气体标准状况下体积为__________L。

(4常温时,BaSO4Ksp=1.08×10-10现将等体积的BaCl2溶液与3.5×10-3mol/LNa2SO4溶液混合。若要生成BaSO4沉淀,BaCl2溶液的最小浓度为________。

(5已知:Fe2O3(s3C(石墨==2Fe(s+3CO(gΔH =+489.0 kJ·mol-1

CO(g1/2O2(g==CO2(gΔH=-283.0 kJ·mol-1

C(石墨+O2(g==CO2 (g ΔH=-393.5 kJ·mol-1

4Fe(s+3O2(g==2Fe2O3(s的ΔH___________。

【答案】(1,SO2-2e+2H2O=SO+4H减小

(213.4mL/min;(31.12;

(41.234×10-7mol/L(5-1641.0kJ·mol-1

【解析】

试题分析分析图示知该装置为原电池电池反应为2SO2+O2+2H2O2H2SO4

(1SO2失电子发生氧化反应通入SO2的电极为其电极反应式为SO2-2e+2H2O=SO+4H此电极区pH减小

(2若通入SO2的速率为2.24 L/min(标准状况则每分钟通入二氧化硫的物质的量为0.1mol,根据反应2SO2+O2+2H2O2H2SO4知每分钟生成硫酸的物质的量为0.1mol,消耗氧气的物质的量为0.05mol,消耗水的物质的量为0.1mol。若硫酸溶液的浓度维持不变,设加入水的质量为x,则有98/(6.4+1.6+x=50%,解得x=11.6g,而左则加入的水的质量为11.6+1.8=13.4g,则左侧水的流入速率是13.4 mL/min

(3惰性电极电解足量的硝酸银溶液,阴极反应为:Ag+eAg,阳极反应为4OH-4e2H2O+O2。生成银的质量为21.6 g,物质的量为0.2mol,转移的电子为0.2mol,根据电子守恒知阳极产生氧气的物质的量为0.05mol,标准状况下体积为1.12L。

(4将等体积的BaCl2溶液与3.5×10-3mol/LNa2SO4溶液混合,混合液中硫酸根浓度为1.75×10-3mol/L,又常温时,BaSO4Ksp=c(Ba2+c(SO42=1.08×10-10,则混合液中钡离子浓度为(1.08×10-10÷1.75×10-3=0.617×10-7mol/L,则原BaCl2溶液的最小浓度为1.234×10-7 mol/L

(5已知Fe2O3(s3C(石墨==2Fe(s3CO(g ΔH=+489.0 kJ·mol-1

CO(g+1/2O2(g==CO2(g ΔH=-283.0 kJ·mol-1

C(石墨+O2(g==CO2(g ΔH=-393.5 kJ·mol-1

根据盖斯定律:③×6-①×2-②×6

4Fe(s+3O2(g=2Fe2O3(s的ΔH-1641.0kJ·mol-1

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