Question

【题目】某科研机构用NaOH溶液吸收硫酸工业废气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到某种副产物，其原理如图所示（电极材料为石墨）。

（1）当有1molNa＋通过阳离子交换膜时，a极生成气体__________L（标准状况），阳极的电极反应式是______________________________。

（2）稀NaOH溶液的作用是____________，B处流出较浓的NaOH溶液，C处流出的是________________。

（3）在标准状况下，若用甲烷－空气燃料电池做电源，处理含SO2 20%（体积分数）的废气40m3，理论上需要消耗甲烷___________m3。

Answer 1

【答案】 11.2 SO32- －2e－＋H2O==SO42- ＋2H＋ 增强溶液导电性 较浓的硫酸 2

【解析】根据装置图中正负极和溶液中离子的移动方向及放电能力，即可判断出两极产物，进而写出电极反应式；由于水中离子浓度很小，所以稀NaOH溶液和稀硫酸的作用都是增强溶液的导电性；根据电子转移守恒，可计算出消耗甲烷的体积。

(1) 当有1mol Na＋通过阳离子交换膜时，即电路中通过1mol电子，在阴极放出H2在标准状况下的体积为11.2L；而在阳极上SO32-放电生成SO42-，电极反应式为SO32-－2e－＋H2O==SO42-＋2H＋。

(2)由于水中离子浓度很小，所以用稀NaOH溶液和稀硫酸增强溶液的导电性，提高工作效率；根据阳极反应式可知，从C处流出的物质是较浓的硫酸。

(3)处理含SO2 20%（体积分数）的废气40m3，则n(SO2)=[40×103L×20%]/22.4L/mol= 8000/22.4mol，则转移电子n(e-)=8000/11.2mol，而1molCH4在燃料电池中反应生成1mol CO2转移8mol电子，所以理论上需要消耗甲烷的体积为×10-3m3/L =2 m3。