Question

19．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1 mol Na⁺通过阳离子交换膜时，a极生成气体11.2L（标准状况），阳极的电极反应式是SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺．
（2）稀NaOH溶液的作用是增强溶液导电性，B处流出较浓的NaOH溶液，C处流出的是较浓的硫酸．
（3）在标准状况下，若用甲烷-空气燃料电池做电源，处理含SO₂20%（体积分数）的废气40m³，理论上需要消耗甲烷2m³．

Answer 1

分析 （1）当有1 mol Na⁺通过阳离子交换膜时，说明整个电路中转移1mol的电子，而a极是阴极，电极式为：2 H⁺+2e^-=H₂↑，所以生成气体的物质的量为0.5mol，所以体积为为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，L（标准状况），阳极是亚硫酸根离子发生氧化反应，其电极反应式是  SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺；
（2）稀NaOH溶液的作用是增强溶液的导电性，B处流出较浓的NaOH溶液，C处是b极阳极是亚硫酸根离子发生氧化反应，其电极反应式是  SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺，则流出的是较浓的硫酸；
（3）根据得失电子，C H₄～4 SO₂进行计算求解．

解答 解：（1）当有1 mol Na⁺通过阳离子交换膜时，说明整个电路中转移1mol的电子，而a极是阴极，电极式为：2 H⁺+2e^-=H₂↑，所以生成气体的物质的量为0.5mol，所以体积为为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，L（标准状况），阳极是亚硫酸根离子发生氧化反应，其电极反应式是  SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺，故答案为：11.2；SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺；
（2）稀NaOH溶液的作用是增强溶液的导电性，B处流出较浓的NaOH溶液，C处是b极阳极是亚硫酸根离子发生氧化反应，其电极反应式是  SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺，则流出的是较浓的硫酸，故答案为：增强溶液导电性；较浓的硫酸；
（3）C H₄～4 SO₂
          1        4
          V     40×20%
所以V=2，故答案为：2．

点评 本题考查了电解原理、电极方程式的书写等知识，注意知识的归纳和梳理是关键，难度中等．