Question

5．空气污染监测仪是根据二氧化硫与溴水的定量反应来测定空气中的二氧化硫含量的．
SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄
上述反应的溴来自一个装有酸性（H₂SO₄）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．当测定某地区空气中SO₂含量时，空气（已除尘）以1.5×10^-4m³min^-1的流速进入电解槽的阳极室，电流计显示电子通过的速率是8.56×10^-11mols^-1，此条件下能保持溴浓度恒定并恰好与SO₂完全反应（空气中不含能与溴反应的其他杂质）．写出上述材料中监测过程中发生的主要的化学反应方程式及该地区空气中SO₂的含量（gm^-3）．

Answer 1

分析 电解溴化钾溶液生成氢氧化钾和氢气、溴单质；溴单质与二氧化硫、水反应生成硫酸和氢溴酸；
依据原子个数守恒结合原子个数守恒计算生成溴单质的物质的量，依据SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr计算二氧化硫的物质的量，据此解答．

解答 解：电解溴化钾溶液生成氢氧化钾和氢气、溴单质，化学方程式：2KBr+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Br₂；溴单质与二氧化硫、水反应生成硫酸和氢溴酸，化学方程式：SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；
设每分钟电解KBr溶液生成Br₂的物质的量为x，
则：2Br-Br₂        电子转移
   1 mol            2 mol
   x               8.56×10^-11×60 mol
解得：x=2.568×10^-9mol，
根据SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr可知SO₂的物质的量为2.568×10^-9mol，
所以空气中SO₂的含量为：$\frac{2.568×1{0}^{-9}×64}{1.5×1{0}^{-4}}$g•m^-3=1.1×10 ^-3gm^-3，
答：主要的化学反应方程式为2KBr+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Br₂、SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；该地区空气中SO₂的含量为1.1×10 ^-3gm^-3．

点评 本题考查了化学方程式的书写与计算，题目难度中等，明确实验目的及实验原理为解答关键，注意熟练掌握化学方程式的书写原则，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．