Question

（14分）硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。

（1）某科研小组用SO₂为原料制取硫酸。

①利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式             。

②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如图所示。电解时阳极区会产生气体，产生气体的原因是             。

（2）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应是           。

②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是                   。

（3）氢化亚铜是一种红色固体，可由硫酸铜为原理制备

4CuSO₄ + 3H₃PO₂ + 6H₂O=4CuH↓ + 4H₂SO₄ + 3H₃PO₄ 。

①该反应中还原剂是              （写化学式）。

②该反应每生成1molCuH，转移的电子物质的量为         。

（4）硫酸铜晶体常用来制取波尔多液，加热时可以制备无水硫酸铜。将25.0 g胆矾晶体放在坩埚中加热测定晶体中结晶水的含量，固体质量随温度的升高而变化的曲线如下图。

请分析上图，填写下列空白：

①30℃～110℃间所得固体的化学式是         ，

②650℃～1000℃间所得固体的化学式是         。

Answer

（共14分）

（1）① SO2＋2H2O－2e－= 4H＋＋SO42-

②在阳极区HSO3-放电得到H＋，H＋与HSO3-反应产生SO2

（2）① SO2＋I2＋2H2O＝SO42-＋2I－＋4H+

②HI分解为可逆反应，及时分离出产物H2，降低生成物浓度，有利于反应正向进行。

（3）① H3PO2 ② 3

（4）① CuSO4·3H2O(1分) ② CuO(1分)

【解析】

试题分析：（1）①利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，则二氧化硫发生氧化反应，所以负极是二氧化硫失去电子，与水结合生成硫酸，电极反应式是SO2＋2H2O－2e－= 4H＋＋SO42-

②在阳极，亚硫酸氢根离子放电失去电子生成硫酸根离子，同时亚硫酸根离子还会与氢离子结合生成二氧化硫气体，在阳极区HSO3-放电得到H＋，H＋与HSO3-反应产生SO2；

（2）①反应器中是二氧化硫、水、碘单质发生氧化还原反应，生成硫酸和HI，所以离子方程式是 SO2＋I2＋2H2O＝SO42-＋2I－＋4H+；

②根据化学平衡移动理论，因为HI分解为可逆反应，及时分离出产物H2，降低生成物浓度，有利于平衡正向移动。

（3）①根据化学方程式，Cu、H元素的化合价降低，所以硫酸铜、水作氧化剂，P元素的化合价升高，所以还原剂是 H3PO2 ；

②该反应每生成1molCuH ，则Cu元素的化合价从+2价降低到+1价，得到1个电子，H元素的化合价从+1价降低到-1价，得到2个电子，所以生成1molCuH时，共转移3mol电子；

（4）①25.0gCuSO4·5H2O物质的量是25.0g/250g/mol=0.1mol，其中硫酸铜的质量是0.1mol×160g/mol=16.0g，所以30℃～110℃间固体质量21.4g，其中水的质量是21.4g-16.0g=5.4g，物质的量是5.4g/18g/mol=0.3mol，所以硫酸铜与水的物质的量之比是0.1:0.3=1:3，所以所得固体的化学式是CuSO4·3H2O；

②650℃～1000℃所得固体的质量是8.0g，其中Cu元素的质量是0.1mol×64g/mol=6.4g，所以剩余8.0g-6.4g=1.6g为O元素，所以O元素的物质的量是1.6g/16g/mol=0.1，所以Cu与O元素的物质的量之比是1:1，所以固体化学式是 CuO。

考点：考查电化学反应原理，平衡移动的应用，对图象的分析