Question

下图是将SO₂ 转化为重要的化工原料H₂SO₄的原理示意图。

请回答下列问题：

(1)该装置将________能转化为________能，电流方向为________(填“b→a”或“a→b”)。

(2)催化剂b表面O₂发生___________反应，其附近酸性________(填“增强”、“不变”或“减弱”)。

(3)催化剂a表面的电极反应式：_________________________________________。

(4)若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO₂与加入的H₂O的质量比为________。

Answer

化学 电 b→a 还原 减弱 SO2+2H2O−2e−==SO42-+4H+ 8∶15

【解析】

（1）根据该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反分析；

（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a表面发生氧化反应由此解答；

（3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸；

（4）根据催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋，催化剂b处的反应为O2＋2H＋＋2e－=H2O，总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4分析。

（1）该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反，所以电流方向为b→a。故答案为化学；电；b→a ；

（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a表面发生氧化反应，由题意SO2转化为H2SO4发生氧化反应，因此催化剂a表面SO2发生氧化反应，催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H＋，其附近酸性减弱。故答案为还原；减弱；

（3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为：SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋。故答案为SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋；

（4）催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋，催化剂b处的反应为O2＋2H＋＋2e－=H2O，总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4，设加入的SO2为xg，H2O为yg，则生成硫酸的质量为，反应后水的质量为，根据硫酸的浓度仍为49%，可以求得x:y=8：15。故答案为8：15