Question

2013年初北京連續(xù)出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾天氣，給人們的出行及身體造成了極大的危害．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
Ⅰ．脫硫技術(shù)能有效控制SO₂對(duì)空氣的污染．
（1）向煤中加入石灰石可減少燃燒產(chǎn)物中SO₂的含量，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（2）海水呈弱堿性，主要含有Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、HCO₃^-等離子．含SO₂的煙氣可利用海水脫硫，其工藝流程如下圖所示：

①向曝氣池中通入空氣的目的是

 

．
②通入空氣后曝氣池中海水與天然海水相比，濃度有明顯不同的離子是

 

．
a．Cl^-　 　　　　　b．SO₄^2-　　　　　　　 c．Br^-　　　　　　　 d．HCO₃^-
（3）用NaOH溶液吸收煙氣中的SO₂，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，其原理如圖所示．（電極材料為石墨）

①圖中a極要連接電的（填“正”或“負(fù)”）

 

極，C口流出的物質(zhì)是

 

．
②SO₃^2-放電的電極反應(yīng)式為

 

．
③電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理解釋原因

 

．
Ⅱ．我國的能消費(fèi)結(jié)構(gòu)以燃煤為主，改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染．以下是對(duì)煤進(jìn)行處理的方法：
將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣，其反應(yīng)為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
（1）該反應(yīng)在

 

下能自發(fā)進(jìn)行（填“高溫”或“低溫”）；
（2）煤氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S可用足量的Na₂CO₃溶液吸收，該反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（已知：H₂S K_a1=9.1×10^-8；K_a2=1.1×10^-12  H₂CO₃ K_a1=4.30×10^-7；K_a2=5.61×10^-11）

Answer 1

考點(diǎn)：常見的生活環(huán)境的污染及治理,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ．（1）向煤中加入石灰石起固硫的作用，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2SO₂+O₂+2CaCO₃=2CaSO₄+2CO₂；
（2）①含SO₂的煙氣可利用海水脫硫，向曝氣池中通入空氣的目的是利用氧氣把H₂SO₃、HSO₃^-等氧化為SO₄^2-；
②由上一問可知硫酸根濃度肯定增大，天然海水呈弱堿性，通入空氣后曝氣池中的海水會(huì)生成酸性物質(zhì)會(huì)消耗HCO₃^-，HCO₃^-會(huì)減少；
（3）①根據(jù)電解池中陰陽離子的移動(dòng)方向：陽離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負(fù)極，SO₃^2-在陽極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質(zhì)是H₂SO₄；
②SO₃^2-放電的電極反應(yīng)式為SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
③在陰極H⁺放電生成H2，c（H⁺）減小，水的電離平衡H₂O?H⁺+OH^-正向移動(dòng)，所以堿性增強(qiáng)；
Ⅱ．（1）根據(jù)△G=△H-T△S判斷，△G＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
（2）根據(jù)碳酸和氫硫酸的兩步電離平衡常數(shù)進(jìn)行比較氫硫酸與碳酸、碳酸氫根離子離子酸性大小，從而得出反應(yīng)產(chǎn)物，寫出反應(yīng)的離子方程式；

解答： 解：Ⅰ．（1）1）向煤中加入石灰石起固硫的作用，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2SO₂+O₂+2CaCO₃

高溫  .

2CaSO₄+2CO₂，
故答案為：2SO₂+O₂+2CaCO₃

高溫  .

2CaSO₄+2CO₂（2分）
（2）①含SO₂的煙氣可利用海水脫硫，向曝氣池中通入空氣的目的是把H₂SO₃、HSO₃^-等氧化為SO₄^2-，故答案為：將H₂SO₃、HSO₃^-等氧化為SO₄^2-；
②由上一問可知硫酸根濃度肯定增大，天然海水呈弱堿性，通入空氣后曝氣池中的海水會(huì)生成酸性物質(zhì)會(huì)消耗HCO₃^-，HCO₃^-會(huì)減少，
故答案為：bd；
（3）①根據(jù)電解池中陰陽離子的移動(dòng)方向：陽離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負(fù)極，SO₃^2-在陽極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質(zhì)是H₂SO₄，
故答案為：負(fù)；硫酸；
②SO₃^2-放電的電極反應(yīng)式為SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
③在陰極H⁺放電生成H₂，c（H⁺）減小，水的電離平衡H₂O?H⁺+OH^-正向移動(dòng)，所以堿性增強(qiáng)；
故答案為：H₂O?H⁺+OH^-，在陰極H⁺放電生成H₂，c（H⁺）減小，水的電離平衡正向移動(dòng)，堿性增強(qiáng)；
Ⅱ．（1）由熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)為焓增、熵增過程，即△H＞0、△S＞0，必須滿足△G=△H-T△S＜0反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，所以在高溫下能夠自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：高溫；
（2）由于K_a2=5.61×10^-11＜K_a1=9.1×10^-8＜K_a1=4.30×10^-7、K_a2=5.61×10^-11＞K_a2=1.1×10^-12，所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應(yīng)的離子方程式為：CO₃^2-+H₂S=HCO₃^-+HS^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂S=HCO₃^-+HS^-；

點(diǎn)評(píng)：本題是化學(xué)與環(huán)境有關(guān)知識(shí)，側(cè)重考查電解池陰極陽極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、電解液的變化、反應(yīng)熱與焓變等知識(shí)，注意知識(shí)的靈活運(yùn)用以及結(jié)合生產(chǎn)工藝流程分析，題目難度中等．