Question

7．SO₂是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法．
工业上用Na₂SO₃吸收尾气中的SO₂使之转化为NaHSO₃，再用SO₂为原料设计的原电池电解（惰性电极）NaHSO₃制取H₂SO₄，装置如下：

（1）甲图中A电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-；
（2）甲图中B与乙图D极（填C或D）相连，进行电解时乙图Z中Na⁺向Y中移动（填Y或W）；
（3）该电解池阴极的总电极反应式2HSO₃^-+2e^-═2SO₃^2-+H₂↑；
（4）阳极室除生成硫酸外，还有少量的SO₂ 和O₂生成．则阳极发生的副反应的电极反应式为2HSO₃^2--4e^-═2SO₂↑+O₂↑+2H⁺；
（5）治理SO₂污染的重要方法是燃料脱硫在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
①2H₂S（g）+3O₂（g）═2SO₂（g）+2H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2H₂S（g）+O₂（g）═2S（g）+2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1
③4H₂S（g）+2SO₂（g）═3S₂（g）+4H₂O（g）△H=-c kJ•mol^-1
则2mol S（g）全部转化为S₂（g）的反应热为b-$\frac{1}{3}$a-$\frac{1}{3}$ckJ•mol^-1（用含有a、b、c的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）甲图中A电极为负极失电子发生氧化反应；
（2）电解NaHSO₃溶液制取H₂SO₄，阴极是水电离氢离子放电生成氢气，得到的氢氧根离子与亚硫酸氢根离子反应得到亚硫酸根，所以乙图C极为阴极，D为阳极，Na⁺向阴极区移动；
（3）乙图C极为阴极得电子发生还原反应；
（4）阳极发生副反应得到SO₂ 和O₂，应是亚硫酸氢根失去电子生成SO₂ 和O₂；
（5）①2H₂S（g）+3O₂（g）═2SO₂（g）+2H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2H₂S（g）+O₂（g）═2S（g）+2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1
③4H₂S（g）+2SO₂（g）═3S₂（g）+4H₂O（g）△H=-c kJ•mol^-1
将方程式$\frac{1}{3}$①+$\frac{1}{3}$③-②得2S（g）═S₂（g）进行计算．

解答 解：（1）甲图中A电极为负极失电子发生氧化反应，反应式为SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-；故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-；
（2）电解NaHSO₃溶液制取H₂SO₄，阴极是水电离氢离子放电生成氢气，得到的氢氧根离子与亚硫酸氢根离子反应得到亚硫酸根，所以乙图C极为阴极，D为阳极，则甲图中B为正极与乙图D相连，Na⁺向阴极Y区移动，故答案为：D；Y；
（3）乙图C极为阴极得电子发生还原反应，反应式为2HSO₃^-+2e^-═2SO₃^2-+H₂↑，故答案为：2HSO₃^-+2e^-═2SO₃^2-+H₂↑；
（4）阳极发生副反应得到SO₂ 和O₂，应是亚硫酸氢根失去电子生成SO₂ 和O₂，阳极发生的副反应的电极反应式为2HSO₃^2--4e^-═2SO₂↑+O₂↑+2H⁺，
故答案为：2HSO₃^2--4e^-═2SO₂↑+O₂↑+2H⁺；
（5）①2H₂S（g）+3O₂（g）═2SO₂（g）+2H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2H₂S（g）+O₂（g）═2S（g）+2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1
③4H₂S（g）+2SO₂（g）═3S₂（g）+4H₂O（g）△H=-c kJ•mol^-1
将方程式$\frac{1}{3}$①+$\frac{1}{3}$③-②得2S（g）═S₂（g），所以反应热为b-$\frac{1}{3}$a-$\frac{1}{3}$c，
故答案为：b-$\frac{1}{3}$a-$\frac{1}{3}$c．

点评 本题属于拼合型题目，涉及原电池、电解原理和盖斯定律的应用，需要学生具备扎实的基础与分析解决问题的能力，难度较大．