Question

工業(yè)上將煙氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫，常用的兩種方法分別是熱解氣還原法和離子膜電解法．
（1）熱解氣還原法即用生物質(zhì)熱解氣（主要成分為CO、H₂）將SO₂在高溫下還原成單質(zhì)硫．已知CO還原SO₂生成S（g）和CO₂過程中，每轉(zhuǎn)移1mol電子需吸收2.0kJ的熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）離子膜電解法處理煙氣中SO₂的過程是：先用Na₂SO₄溶液吸收煙氣中的SO₂，再用離子膜電解法電解吸收液得到單質(zhì)硫，同時在陽極得到副產(chǎn)物氧氣．其裝置如圖所示．
①b為電源的

 

（填“正極”或“負(fù)極”）．
②用Na₂SO₄溶液代替水吸收煙氣中的SO₂使之轉(zhuǎn)化為H₂SO₃，其目的是

 

．
③電解過程中，陰極的電極反應(yīng)式為

 

．若電解一段時間后，通過質(zhì)子交換膜的離子數(shù)為1.204×10²⁴個，則處理煙氣得到的硫的質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,電解原理

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）已知CO還原SO₂生成S（g）和CO₂過程中，每轉(zhuǎn)移1mol電子需吸收2.0kJ的熱量，則轉(zhuǎn)移2mol電子需要吸收能量8KJ，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出；
（2）①用離子膜電解法電解吸收液得到單質(zhì)硫，硫元素化合價降低分?jǐn)?shù)還原反應(yīng)，在電解池的陰極，同時在陽極得到副產(chǎn)物氧氣，是溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，所以銅電極做陰極，鉑棒做陽極，電源正極解陽極，電源陰極接陰極；
②從溶液導(dǎo)電能力和電解原理分析；
③陰極是二氧化硫在酸性溶液中得到電子生成單質(zhì)硫，依據(jù)通過質(zhì)子交換膜的離子數(shù)為1.204×10²⁴個

解答： 解：（1）CO還原SO₂生成S（g）和CO₂過程中，每轉(zhuǎn)移1mol電子需吸收2.0kJ的熱量，則轉(zhuǎn)移4mol電子需要吸收能量8KJ，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法得到熱化學(xué)方程式為：2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0 kJ?mol^-1；
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0 kJ?mol^-1；
（2）①用離子膜電解法電解吸收液得到單質(zhì)硫，硫元素化合價降低分?jǐn)?shù)還原反應(yīng)，在電解池的陰極，同時在陽極得到副產(chǎn)物氧氣，是溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，所以銅電極做陰極，鉑棒做陽極，電源正極解陽極，電源陰極接陰極，b為電源正極；
故答案為：正極；
②Na₂SO₄溶液代替水吸收煙氣中的SO₂使之轉(zhuǎn)化為H₂SO₃，電解過程中增強(qiáng)溶液導(dǎo)電能力，其目的是提高溶液的導(dǎo)電能力，加快電解速率；
故答案為：提高溶液的導(dǎo)電能力，加快電解速率；
③陰極是二氧化硫在酸性溶液中得到電子生成單質(zhì)硫，電極反應(yīng)為：SO₂+4H⁺+4e^-═S+2H₂O；通過質(zhì)子交換膜的離子數(shù)為1.204×10²⁴個物質(zhì)的量=

1.204×1024

6.03×1023

=2mol，依據(jù)電極反應(yīng)中定量關(guān)系計算每4mol氫離子交換生成硫單質(zhì)1mol，則2mol氫離子交換生成硫單質(zhì)0.5mol，質(zhì)量=0.5mol×32g/mol=16g；
故答案為：SO₂+4H⁺+4e^-═S+2H₂O；16g；

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算應(yīng)用，電解原理分析判斷，電解過程中電子守恒的計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．