Question

S0₂的含量是空气质量日报中一项重要检测指标，也是最近雾霾天气肆虐我国大部分地区的主要原因之一。加大S0₂的处理力度，是治理环境污染的当务之急。

I．电化学法处理SO₂。

硫酸工业尾气中的SO₂经分离后，可用于制备硫酸，同时获得电能，装置如右图所示（电极均为惰性材料）：

（1）M极发生的电极反应式为________________。

（2）若使该装置的电流强度达到2．0A，理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为         L（已知：1个e所带电量为1.6×10^-19C）。

Ⅱ，溶液与电化学综合（钠碱循环法）处理SO₂。

（3）钠碱循环法中，用Na₂SO₃溶液作为吸收液来吸收SO₂，该反应的离子方程式为               。

（4）吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2-)／n(HSO₃^-)变化关系如右图所示：

①用图中数据和变化规律说明NaHSO₃溶液呈酸性的原因                。

②n(SO₃^2-)／n(HSO₃^-)=1：1时，溶液中离子浓度由大到小的顺序是              。

（5）当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽处理，直至得到pH>8的吸收液再循环利用，其电解示意图如下：

①写出阳极发生的电极反应式                 ；

②当电极上有2 mol电子转移时阴极产物的质量为               。

Answer

（1）SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋；（2）0. 014；（3）SO32－＋SO2＋H2O=2HSO3－；（4）①随着n(SO32－)/n(HSO3－)的减小，pH逐渐减小；当n(SO32－)/c(HSO3－)=1：10时，pH=6.2，已呈酸性；当为NaHSO3溶液时，pH一定小于6.2；②c(Na＋)>c(SO32－)=c(HSO3－)>c(OH－)>c(H＋)；（5）①HSO3－＋H2O－2e－=SO42－＋3H＋；②2.0g。

【解析】

试题分析：（1）M极通入SO2，根据原电池的工作原理，M极为负极，M极产生硫酸，因此电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋；（2）根据上述电极反应式以及I=Q/t，n=N/NA，得出V(SO2)=60×2×22.4/(1.6×10－19×6.02×1023)L=0.014L；（3）SO2＋SO32－＋H2O=2HSO3－；（4）①根据图中数据变化，得出：随着n(SO32－)/n(HSO3－)的减小，pH逐渐减小；当n(SO32－)/c(HSO3－)=1：10时，pH=6.2，已呈酸性；当为NaHSO3溶液时，pH一定小于6.2；②此溶液显碱性，即c(OH－)>c(H＋)，Na＋不水解，因此离子浓度大小：c(Na＋)>c(SO32－)=c(HSO3－)>c(OH－)>c(H＋)；（5）①根据电解示意图，推出：H2O＋HSO3－－2e－=SO42－＋3H＋；②阴极发生电极反应式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，转移2mol电子生成1mol氢气，即得到2g氢气。

考点：考查原电池工作原理、电极反应式书写、离子浓度大小比较、电解原理等知识。