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____________；

③平衡常数的表达式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(S)＋c(HS)＋c(OH^－)

b．c(Na^＋)＝c(S)＋c(HS)＋c(H₂SO₃)

c．c(Na^＋)>c(HS)>c(H^＋)>c(S)

d．水电离出c(H^＋)＝1×10^－8 mol/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0.02 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

③K= c（S2）c2（CO2）/c2（SO2）

（2）①S＋SO2＋H2O===2HS②abc

（3）①SO2－2e－＋2H2O===S＋4H＋②0.03

【解析】

试题分析：Ⅰ.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1-0.4=0.6mol/L，故二氧化硫的反应速率=0.6/20=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，即K= c（S2）c2（CO2）/c2（SO2）

（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S＋SO2＋H2O===2HS。②a．根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=2c(S)＋c(HS)＋c(OH－)，所以c(Na＋)＋c(H＋)>c(S)＋c(HS)＋c(OH－)正确。b．溶液中的硫元素以亚硫酸根，亚硫酸氢根和亚硫酸的形式存在，与钠元素的关系为1:1，所以有c(Na＋)＝c(S)＋c(HS)＋c(H2SO3)正确。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(HS)>c(H＋)>c(S)，正确。d．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，错误。所以选abc。（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===S＋4H＋。②左侧电解反应SO2－2e－＋2H2O===S＋4H＋，根据电子守恒，生成硫酸根的物质的量为0.02/2=0.01摩尔，生成氢离子物质的量为0.04摩尔，为保持溶液电中性，0.01摩尔的硫酸根需要0.02摩尔的氢离子，多余的氢离子通过阳离子交换膜移动到右侧，即有0.02摩尔氢离子移动到右侧，故左侧溶液中增加的离子为0.01-0.02=0.03摩尔。

考点：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

【名师点睛】本题属于拼合题目，涉及反应热计算，反应速率九三，化学平衡影响因素，离子浓度比较，电极反应的书写电解池的有关计算等，需要学生具备扎实的基础。侧重考查学生对知识的迁移应用。3中的左侧溶液中增加离子物质的量计算为易错碘，学生容易根据电极反应式计算，忽略部分氢离子移动，忽视溶液中的电中性特点。