Question

某空氣污染監(jiān)測(cè)儀是根據(jù)SO₂和Br₂的定量反應(yīng)來(lái)測(cè)定空氣中SO₂含量的。參加反應(yīng)的溴，來(lái)自一個(gè)裝滿酸性(H₂SO₄)KBr溶液的電解槽陽(yáng)極上的氧化反應(yīng)，電解槽的陽(yáng)極室與陰極室是隔開的。當(dāng)測(cè)量某地區(qū)空氣中SO₂含量時(shí)，空氣(經(jīng)過(guò)除塵)以1.5×10^-4 m³·min^-1的流速進(jìn)入電解槽的陽(yáng)極室，電流計(jì)顯示每分鐘通過(guò)電子是5.136×10^-9 mol，此條件下能保持溴濃度恒定并恰好與SO₂完全反應(yīng)。設(shè)被測(cè)空氣中不含其他能與溴反應(yīng)的雜質(zhì)。

(1)寫出此監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式。

(2)計(jì)算該地區(qū)空氣中SO₂的含量(g·m^-3)(保留兩位小數(shù))。

Answer 1

(1)2KBr+H₂SO₄K₂SO₄+H₂↑+Br₂，SO₂+Br₂+2H₂O====H₂SO₄+2HBr

(2)1.10×10^-3 g·m^-3

解析:

本題通過(guò)測(cè)定空氣中污染物含量的工作原理，考查學(xué)生對(duì)KBr的電解和SO₂的還原性的認(rèn)識(shí)以及有關(guān)計(jì)算的能力。

(1)由題中所給信息可知，某空氣污染監(jiān)測(cè)儀的工作原理包含電解酸性KBr溶液和電解的陽(yáng)極產(chǎn)物Br₂和SO₂反應(yīng)的兩個(gè)過(guò)程，故有關(guān)反應(yīng)方程式為：

2KBr+H₂SO₄K₂SO₄+H₂↑+Br₂                                                                   ①

SO₂+Br₂+2H₂O====H₂SO₄+2HBr                                                ②

(2)設(shè)每分鐘電解KBr溶液生成Br₂的物質(zhì)的量為x。

根據(jù)反應(yīng)式①得

2Br^--2e^-   ====   Br₂

2                1

5.136×10^-9 mol    x

解得x=2.568×10^-9 mol。

由反應(yīng)式②可知1 mol Br₂與1 mol SO₂恰好完全反應(yīng)，則每分鐘被Br₂吸收的SO₂也為2.568×10^-9 mol，故空氣中SO₂的含量應(yīng)為：

＝1．10×10^-3 g·m^-3。