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=＋571.2kJ·mol^-1

BaS(s)=Ba(s)＋S(s)    ΔH=＋460kJ·mol^-1

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

①0～20min反应速率表示为v(SO₂)=__；

②30min时，改变某一条件平衡发生移动，则改变的条件最有可能是__；

③40min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(SO₃^2-)＋c(HSO₃^-)＋c(OH^-)

b.c(Na^＋)=c(SO₃^2-)＋c(HSO₃^-)＋c(H₂SO₃)

c.c(Na⁺)>c(HSO₃^-)>c(H^＋)>c(SO₃^2-)

d.溶液中c(H^＋)=1×10^-8mol/L

（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0.02mole^-时(较浓H₂SO₄尚未排出)，交换膜左侧溶液中约增加__mol离子。

Answer

−1473.2kJ•mol−1 0.03mol/( L•min) 减少CO2的浓度 SO32−＋SO2＋H2O＝2HSO3− abc SO2−2e−＋2H2O＝SO42−＋4H＋ 0.03

【解析】

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

②BaS(s)=Ba(s)＋S(s) ΔH=＋460kJ·mol-1

③2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH=－221kJ·mol-1，

根据盖斯定律：③×2−①−②得方程式Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)=BaSO4(s)据此计算；

Ⅱ．(1)①根据v＝计算v(SO2)；

②30min时瞬间，二氧化碳浓度降低，S2的浓度不变，而后二氧化碳、S2的浓度均增大，应是减少CO2的浓度；

③平衡常数K＝，注意固体和纯液体不写入表达式；

(2)①Na2SO3溶液与SO2反应生成亚硫酸氢钠；

②a．根据电荷守恒判断；

b．根据物料守恒判断；

c．NaHSO3溶液中HSO3−的电离程度大于其水解程度；

d．水电离出氢离子浓度等于溶液中氢氧根离子浓度，由于NaHSO3溶液的pH未知，不能计算水电离出氢离子浓度；

(3)①由图可知，Pt(Ⅰ)电极上二氧化硫被氧化生成硫酸；

②左侧电极反应式为：SO2−2e−＋2H2O＝SO42−＋4H＋，根据电子转移守恒计算生成硫酸根、氢离子的物质的量，为保持溶液电中性，多余的氢离子通过阳离子交换膜移至右侧，左侧溶液中增加离子为生成硫酸电离的离子总量。

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

②BaS(s)=Ba(s)＋S(s) ΔH=＋460kJ·mol-1

③2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH=－221kJ·mol-1，

根据盖斯定律：③×2−①−②得方程式Ba(s)＋S(s)＋2O2(g)=BaSO4(s) ΔH＝(−221)×2−(＋460)−(＋571.2)＝−1473.2kJ•mol−1；故答案为：−1473.2kJ•mol−1；

Ⅱ．(1)①由图可知，0−20min内二氧化硫浓度变化量为1mol/L−0.4mol/L＝0.6mol/L，故v(SO2)＝＝0.03mol/( L•min)；故答案为：0.03mol/( L•min)；

②30min时瞬间，二氧化碳浓度降低，S2的浓度不变，而后二氧化碳、S2的浓度均增大，应是减少CO2的浓度；故答案为：减少CO2的浓度；

③恒温恒容时2C(s)＋2SO2(g)⇌S2(g)＋2CO2(g)，平衡常数K＝；故答案为：；

(2)①Na2SO3溶液与SO2反应生成亚硫酸氢钠，反应离子方程式为：SO32−＋SO2＋H2O＝2HSO3−，故答案为：SO32−＋SO2＋H2O＝2HSO3−；

②a．根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO32−)＋c(HSO3−)＋c(OH−)，故溶液中c(Na＋)＋c(H＋)＞c(SO32−)＋c(HSO3−)＋c(OH−)，故a正确；

b．溶液中S元素以SO32−、HSO3−、H2SO3形式存在，Na元素与硫元素物质的量之比为1：1，故溶液中c(Na＋)＝c(SO32−)＋c(HSO3−)＋c(H2SO4)，故b正确；

c．NaHSO3溶液中HSO3−的电离程度大于其水解程度，故溶液中c(Na＋)＞c(HSO3−)＞c(H＋)＞c(SO32−)，故c正确；

d．水电离出氢离子浓度等于溶液中氢氧根离子浓度，由于NaHSO3溶液的pH未知，不能计算水电离出氢离子浓度，故d错误；

故答案为：abc；

(3)①由图可知，Pt(Ⅰ)电极上二氧化硫被氧化生成硫酸，电极反应式为：SO2−2e−＋2H2O＝SO42−＋4H＋；故答案为：SO2−2e−＋2H2O＝SO42−＋4H＋；

②左侧电极反应式为：SO2−2e−＋2H2O＝SO42−＋4H＋，根据电子转移守恒，生成硫酸根物质的量＝0.01mol，生成氢离子为0.04mol，为保持溶液电中性，0.01mol硫酸根需要0.02mol氢离子，多余的氢离子通过阳离子交换膜移至右侧，即有0.02mol氢离子移至右侧，故左侧溶液中增加离子为0.01mol＋0.02mol＝0.03mol；故答案为：0.03。