Question

4．隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，硫及其化合物的研究越來越深人．
（1）共生工程可以促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，并改善環(huán)境．
①下列有關(guān)環(huán)境問題的說法錯誤的是b（填序號字母）．
a．空氣中SO₂濃度過高會加重呼吸系統(tǒng)和心腦血管疾病
b．SO₂、NOx、CO₂的大量排放都會造成酸雨
c．氮的氧化物和碳?xì)浠�合物大量排放可能引發(fā)光化學(xué)煙霧
d．“靜電除塵”、“燃煤固硫”、“低碳經(jīng)濟(jì)”都能改善空氣質(zhì)量
②發(fā)電廠產(chǎn)生的SO₂尾氣中的可直接用氨水吸收，變廢為寶．若用15L 2.0mol•L^-1氨水充分吸收4480L含10%的SO₂硫酸尾氣（氣體體積已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）．充分反應(yīng)后吸收液中的溶質(zhì)為（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃．
③利用發(fā)電廠產(chǎn)生的SO₂制成以水為電解質(zhì)的SO₂質(zhì)子交換膜燃料電池，該電池電動勢為1.06V．電池工作時負(fù)極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．
（2）將發(fā)電廠產(chǎn)生的SO₂通人含有Na₂S、Na₂CO₃的廢液中可制得Na₂S₂O₃•5H₂O，通人SO₂過程中的現(xiàn)象是：通了一段時間后，產(chǎn)生氣體并析出沉淀，沉淀量逐漸增多；沉淀量逐漸減少并形成清液；停止通SO₂，過濾后母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻得Na₂S₂O₃•5H₂O晶體（提示：）．上述過程中析出沉淀時發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O．調(diào)節(jié)廢液中Na₂S和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比為2：1，時可以恰好完全反應(yīng)生成Na₂S₂O₃•5H₂O．

Answer 1

分析 （1）①a．二氧化硫是強(qiáng)刺激性氣味的有毒氣體；
b．二氧化碳的排放不會形成酸雨；
c．含氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠�合物等廢氣在強(qiáng)烈的日光作用下，這些排放物發(fā)生光化反應(yīng)，生成二次污染物，這是一種淺藍(lán)色、有刺激性的煙霧為光化學(xué)煙霧；
d．倡導(dǎo)“低碳經(jīng)濟(jì)”，需減少化石燃料的使用，開發(fā)清潔能源，“靜電除塵”、“燃煤固硫”、“汽車尾氣催化凈化”可減少污染性氣體的排放；
②計(jì)算一水合氨和二氧化硫物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O，SO₂+NH₃•H₂O=NH₄HSO₃，分析判斷產(chǎn)物；
③依據(jù)原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化硫中硫元素化合價升高，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合元素化合價變化分析判斷；
（2）其反應(yīng)原理為SO₂+Na₂S+H₂O=H₂S+Na₂SO₃，2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O，即：3SO₂+2Na₂S=3S↓+2Na₂SO₃；
根據(jù)題意Na₂S₂O₃能與中強(qiáng)酸反應(yīng)，所以淺黃色沉淀又增多的原理為Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=S↓+2NaHSO₃；
3SO₂+2Na₂S=3S↓+2Na₂SO₃①
SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂②
Na₂SO₃+S=Na₂S₂O₃③
①+②+③×3得4SO₂+2Na₂S+Na₂CO₃=3Na₂S₂O₃+CO₂．

解答 解：（1）①a．SO₂對人體危害主要是刺激人和呼吸道和眼睛，當(dāng)空氣中SO₂濃度達(dá)一定程度時，可引起和加重呼吸系統(tǒng)和心血管疾病，故a正確；
b．SO₂、NOx排放形成酸雨，二氧化碳的排放不會形成酸雨，故b錯誤；
c．含氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠�合物等廢氣在強(qiáng)烈的日光作用下，這些排放物發(fā)生光化反應(yīng)，生成二次污染物，這是一種淺藍(lán)色、有刺激性的煙霧為光化學(xué)煙霧，故C正確；
d．倡導(dǎo)“低碳經(jīng)濟(jì)”，需減少化石燃料的使用，開發(fā)清潔能源，減少對化石能源的依賴，“靜電除塵”、“燃煤固硫”、“汽車尾氣催化凈化”可減少污染性氣體的排放，能提高空氣質(zhì)量，故D正確；
故答案為：b；
②若用15L 2.0mol•L^-1氨水充分吸收4480L含10%的SO₂硫酸尾氣（氣體體積已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），
n（NH₃•H₂O）=15L×2.0mol/L=30mol，n（SO₂）=$\frac{4480L}{22.4L/mol}$×10%=20mol，
SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O
SO₂+NH₃•H₂O=NH₄HSO₃，
1：2＜n（SO₂）：n（NH₃•H₂O）=20：30=2：3＜1：1
充分反應(yīng)后吸收液中的溶質(zhì)為（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃，
故答案為：（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃；
③原電池反應(yīng)是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)元素化合價變化可知，二氧化硫中硫元素化合價升高，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，過程中，將SO₂通入電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；正極上氧氣得電子生成水，其電極方程為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（2）其反應(yīng)原理為SO₂+Na₂S+H₂O=H₂S+Na₂SO₃，2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O，即：3SO₂+2Na₂S=3S↓+2Na₂SO₃；
根據(jù)題意Na₂S₂O₃能與中強(qiáng)酸反應(yīng)，所以淺黃色沉淀又增多的原理為Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=S↓+2NaHSO₃；
3SO₂+2Na₂S=3S↓+2Na₂SO₃①
SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂②
Na₂SO₃+S=Na₂S₂O₃③
①+②+③×3得4SO₂+2Na₂S+Na₂CO₃=3Na₂S₂O₃+CO₂；
所以Na₂S和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O；2：1．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方法，原電池原理的分析判斷，側(cè)重考查物質(zhì)性質(zhì)，化學(xué)方程式書寫，定量計(jì)算判斷反應(yīng)產(chǎn)物的方法的應(yīng)用，題目有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，題目難度中等．