Question

7．工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放出的SO₂、NO_x等，是形成霧霾的重要因素．霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠�合物等粒子形成的煙霧．
（1）大氣中的SO₂在煙塵的催化下形成硫酸的反應(yīng)方程式是2SO₂+2H₂O+O₂$\frac{\underline{\;煙塵\;}}{\;}$2H₂SO₄．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1．
（3）煙氣中的SO₂可以用NaOH溶液吸收，將所得的Na₂SO₃溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得到H₂SO₄，其原理如下圖所示．（電極材料為石墨）

①圖中a極要連接電源的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極，C口流出的物質(zhì)是硫酸．
②SO₃^2-放電的電極反應(yīng)式為SO₃^2-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．
③電解過程中若消耗12.6g Na₂SO₃，則陰極區(qū)變化的質(zhì)量為4.4g（假設(shè)該過程中所有液體進(jìn)出口密閉）．
（4）常溫下，煙氣中的SO₂被NaOH溶液吸收可得到NaHSO₃、Na₂SO₃等．
①已知Na₂SO₃水溶液顯堿性，原因是SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-（寫出主要反應(yīng)的離子方程式），該溶液中，c（Na⁺）＜2c（S0₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）（填“＞”“＜”或“=”）．
②常溫下，0.1mol•L^-1的NaHSO₃溶液的pH=6，則c（SO₃^2-）-c（H₂SO₃）=9.9×10^-7（填寫準(zhǔn)確數(shù)值）mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）大氣中的SO₂在煙塵的催化下和氧氣水反應(yīng)形成硫酸；
（2）由熱化學(xué)方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ•mol^-1①，
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0 kJ•mol^-1②，
根據(jù)蓋斯定律①-②可得熱化學(xué)方程式；
（3）①在圖中由于Na⁺向a極區(qū)域移動(dòng)，根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，a要連接電源的負(fù)極，b要連接電源的正極，在陽(yáng)極上SO₃^2-變?yōu)镾0₄^2-，C口流出的物質(zhì)是硫酸；
②在陽(yáng)極上SO₃^2-變?yōu)镾0₄^2-；
③電解過程中若消耗12.6 g Na₂SO₃，n（Na₂SO₃）=$\frac{12.6g}{126g/mol}$=0.1 mol，則電子轉(zhuǎn)移0.2 mol，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，放出氫氣0.1 mol，質(zhì)量減輕0.2 g，同時(shí)移向該區(qū)域0.2 mol的Na⁺；
（4）①溶液中S0₃^2-水解：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，破壞水的電離平衡，導(dǎo)致溶液顯堿性，根據(jù)電荷守恒分析；
②常溫下，亞硫酸氫鈉呈酸性，說明亞硫酸氫根離子的電離程度大于水解程度，根據(jù)物料守恒得c（Na⁺）=c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）①，根據(jù)電荷守恒得c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）②，兩式計(jì)算得到．

解答 解：（1）大氣中的SO₂在煙塵的催化下形成硫酸的反應(yīng)方程式是：2SO₂+2H₂O+O₂$\frac{\underline{\;煙塵\;}}{\;}$2H₂SO₄，
故答案為：2SO₂+2H₂O+O₂$\frac{\underline{\;煙塵\;}}{\;}$2H₂SO₄；
（2）由熱化學(xué)方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ•mol^-1①，
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0 kJ•mol^-1②，
根據(jù)蓋斯定律①-②可得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8 kJ•mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8 kJ•mol^-1；
（3）①在圖中由于Na⁺向a極區(qū)域移動(dòng)，根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，a要連接電源的負(fù)極，b要連接電源的正極，在陽(yáng)極上SO₃^2-變?yōu)镾0₄^2-，C口流出的物質(zhì)是硫酸，
故答案為：負(fù)；硫酸；
②在陽(yáng)極上SO₃^2-變?yōu)镾0₄^2-，SO₃^2-放電的電極反應(yīng)式為：SO₃^2-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：SO₃^2-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
③電解過程中若消耗12.6 g Na₂SO₃，n（Na₂SO₃）=$\frac{12.6g}{126g/mol}$=0.1 mol，則電子轉(zhuǎn)移0.2 mol，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，放出氫氣0.1 mol，質(zhì)量減輕0.2 g，同時(shí)移向該區(qū)域0.2 mol的Na⁺，溶液增重4.6 g，故該區(qū)域的質(zhì)量總增重4.4 g，
故答案為：4.4；
（4）①溶液中S0₃^2-水解：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，破壞水的電離平衡，導(dǎo)致溶液顯堿性，根據(jù)電荷守恒，溶液中c（H⁺）+c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故c（Na⁺）＜2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），
故答案為：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，
②常溫下，亞硫酸氫鈉呈酸性，說明亞硫酸氫根離子的電離程度大于水解程度，根據(jù)物料守恒得c（Na⁺）=c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）①，根據(jù)電荷守恒得c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）②，將方程式①代入②得，c（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（SO₃^2-），所以c（SO₃^2-）-c（H₂SO₃）=c（H⁺）-c（OH^-）=（10^-6-10^-8）mol•L^-1=9.9×10^-7mol•L^-1，
故答案為：9.9×10^-7mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、電解池原理和電極反應(yīng)書寫、電解質(zhì)溶液中電荷守恒、物料守恒等知識(shí)點(diǎn)的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．