Question

3．硫的化合物与生产、生活、科技等密切相关．请回答下列问题：
（1）辉铜矿（Cu₂S）在高温条件下发生如下反应：2Cu₂S+3O₂═2Cu₂0+2SO₂△H=-773kJ•mol^-1
当放出154.6kJ热量时，反应过程中转移电子的物质的量为2.4mol．
（2）某研究小组把钢铁中的硫转化为H₂SO₃溶液，然后用标准浓度的I₂溶液进行滴定．标准浓度的I₂溶液所用滴定管为酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管，滴定中使用的指示剂的名称为淀粉试液，反应的离子方程为H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-．
（3）利用反应2SO₂+O₂+2H₂0═2H₂SO₄，可以处理SO₂尾气，若将该反应设计为稀硫酸作电解质的原电池，其负极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-，反应一段时间后，溶液的pH将减小（填：“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）现将NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在两电解池中，将插入两溶液中的惰性电扱串联，以电池为电源进行电解．
①刚开始时，NaCl和NaHCO₃混合液阴极反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比较缓慢，原因是产生的氢氧根离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸根和水，导致PH缓慢变化．
②向电解后的CuSO₄溶液中加入0.01molCu₂（OH）₂CO₃恰好使该溶液恢复原来的状态，則电路中转移电子的物质的最为0.06．当有0.04mol电子发生转移时，该溶液的pH=1（不考虑溶液体积变化）

Answer 1

分析 （1）根据反应热和转移电子之间的关系式计算；
（2）I₂溶液滴定管为酸式滴定管，因为I₂遇到淀粉会变蓝色，所以可以用淀粉溶液作指示剂；根据氧化还原反应书写化学方程式；
（3）根据原电池原理，正极发生的是化合价降低得电子的反应，负极发生氧化反应，根据电极反应判断pH的变化；
（4）现将NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在两电解池中，将插入两溶液中的惰性电扱串联，以电池为电源进行电解．
①刚开始时，NaCl和NaHCO₃混合液阴极发生还原反应，电极反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比较缓慢，原因是反应产生的氢氧根离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸根和水，导致PH缓慢变化；
②电解硫酸铜溶液后溶液呈酸性，向电解后的溶液中加入碱式碳酸铜能恢复原溶液，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，溶液质量增加的量是铜、氢氧根离子，所以实际上电解硫酸铜溶液分两个阶段：第一阶段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，第二阶段：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
将碱式碳酸铜化学式改变为2CuO•H₂O•CO₂，所以加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃ 就相当于加入0.2molCuO和0.1mol水，根据氧化铜和水的量计算即可．

解答 解：（1）该反应2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）中，当转移12mol电子时放出773kJ热量，当放出热量154.6kJ热量转移2.4mol电子时，
故答案为：2.4mol；
（2）I₂溶液滴定管为酸式滴定管，因为I₂遇到淀粉会变蓝色，所以可以用淀粉溶液作指示剂，滴定终点时溶液的颜色变化为无色变为蓝色，反应的离子方程式为H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；故答案为：酸式；淀粉试液；H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；
（3）原电池负极发生的是化合价升高失电子的反应，根据方程式可知是二氧化硫失电子，另外，由于H₂SO₄存在，所以电极反应：SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-，该过程T生成氢离子，所以负极pH会减小，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-；减小；
（4）现将NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在两电解池中，将插入两溶液中的惰性电扱串联，以电池为电源进行电解．
①刚开始时，NaCl和NaHCO₃混合液阴极发生还原反应，电极反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比较缓慢，原因是反应产生的氢氧根离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸根和水，导致PH缓慢变化，
故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑；产生的氢氧根离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸根和水，导致PH缓慢变化；
②电解硫酸铜溶液后溶液呈酸性，向电解后的溶液中加入碱式碳酸铜能恢复原溶液，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，溶液质量增加的量是铜、氢氧根离子，所以实际上电解硫酸铜溶液分两个阶段：
第一阶段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
第二阶段：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
将碱式碳酸铜化学式改变为2CuO•H₂O•CO₂，所以加入0.01molCu₂（OH）₂CO₃ 就相当于加入0.02molCuO和0.01mol水，
第一阶段：根据铜原子守恒知，电解硫酸铜溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.02mol，转移电子的物质的量=0.02mol×2=0.04mol；
第二阶段：电解生成0.01mol水转移电子的物质的量=0.01mol×2=0.02mol，
所以电解过程中共转移的电子数为0.04mol+0.02mol=0.06mol，当有0.04mol电子发生转移时，此时0.02molH₂SO₄，而体积为：400ml，所以该溶液中氢离子的浓度为：$\frac{0.02×2}{0.4}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，故答案为：0.06；1．

点评 本题考查电解原理、氧化还原反应等，清楚发生的电极反应是解题的关键，是对学生综合能力的考查，难度中等．