Question

硫单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用，而SO₂直接排放会对环境造成危害。

Ⅰ.已知：重晶石(BaSO₄)高温煅烧可发生一系列反应，其中部分反应如下：

BaSO₄(s)＋4C(s)===BaS(s)＋4CO(g)     ΔH＝＋571.2 kJ·mol^－1

BaS(s)===Ba(s)＋S(s)     ΔH＝＋460 kJ·mol^－1

已知：2C(s)＋O₂(g)===2CO(g)     ΔH＝－221 kJ·mol^－1

则：Ba(s)＋S(s)＋2O₂(g)===BaSO₄(s)     ΔH＝________。

Ⅱ.SO₂的尾气处理通常有以下几种方法：

(1)活性炭还原法

反应原理：恒温恒容时2C(s)＋2SO₂(g)S₂(g)＋2CO₂(g)。

反应进行到不同时间测得各物质的浓度部分图像如图：

①0～20 min反应速率表示为v(SO₂)＝________；

②30 min时，改变某一条件平衡发生移动，则改变的条件最有可能是________；

③40 min时，平衡常数K＝________。

(2)亚硫酸钠吸收法

①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的离子方程式为__________________；

②常温下，当吸收至NaHSO₃时，吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是________(填序号)。

a．c(Na^＋)＋c(H^＋)>c(SO)＋c(HSO)＋c(OH^－)

b．水电离出c(H^＋)＝1×10^－8 mol/L

c．c(Na^＋)>c(HSO)>c(H^＋)>c(SO)

(3)电化学处理法

①如图所示，Pt(Ⅰ)电极的反应式为__________________；

②当电路中转移0.02 mol e^－时(较浓H₂SO₄尚未排出)，交换膜左侧溶液中约增加________mol离子。

Answer

Ⅰ.－1473.2 kJ·mol－1

Ⅱ.(1)①0.03 mol/(L·min)②减少CO2的浓度 ③0.675

(2)①SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－②ac

(3)①SO2－2e－＋2H2O===SO42－＋4H＋ ②0.03

【解析】

试题分析：Ⅰ.已知：①BaSO4(s) ＋4C(s)＝BaS(s) ＋4CO(g) ΔH＝＋571.2 kJ·mol－1

②BaS(s)＝Ba(s)＋S(s) ΔH＝＋460 kJ·mol－1

③2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1，根据盖斯定律分析，反应③×2-反应①-反应②可得热化学方程式为Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)＝BaSO4(s) ΔH＝-221×2-460-571.2=－1473.2 kJ·mol－1。

Ⅱ.（1）①由图可知，0～20分钟内二氧化硫浓度变化量为1mol/L－0.4mol/L=0.6mol/L，故二氧化硫的反应速率=0.6mol/L÷20min=0.03 mol/(L·min)。

②30分钟时瞬间，二氧化碳的浓度降低，S2的浓度不变，而后二氧化碳和S2的浓度均增大，应是减小二氧化碳的浓度。

③其平衡常数为生成物的浓度幂之积/反应物浓度的幂之积，由于平衡常数只与温度有关系，则K= c（S2）c2（CO2）/c2（SO2）＝＝0.675。

（2）①亚硫酸钠溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠，反应离子方程式为SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－ 。

②a．根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=2c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)，所以c(Na＋)＋c(H＋)>c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)，a正确。b．水电离出的氢离子浓度等于水电离出的氢氧根离子浓度，由于亚硫酸氢钠溶液的pH未知，所以不能计算水电离出c(H＋)浓度，b错误。c．在亚硫酸氢钠溶液中亚硫酸氢根的电离大于水解，所以离子浓度关系为c(Na＋)>c(HSO3－)>c(H＋)>c(SO32－)，c正确。所以选ac。

（3）①由图可知，Pt(Ⅰ)电极上也好了氧化成硫酸，电极反应为SO2－2e－＋2H2O＝SO42－＋4H＋。

②左侧电解反应SO2－2e－＋2H2O＝SO42－＋4H＋，根据电子守恒，生成硫酸根的物质的量为0.02mol/2=0.01mol，生成氢离子物质的量为0.04mol，为保持溶液电中性，0.01mol的硫酸根需要0.02mol÷的氢离子，多余的氢离子通过阳离子交换膜移动到右侧，即有0.02mol氢离子移动到右侧，故左侧溶液中增加的离子为0.01mol＋0.02mol=0.03mol。

考点：考查化学平衡的计算，离子方程式的书写，用盖斯定律进行有关反应热的计算