Question

3．硫的化合物與生產(chǎn)、生活、科技等密切相關(guān)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）輝銅礦（Cu₂S）在高溫條件下發(fā)生如下反應(yīng)：2Cu₂S+3O₂═2Cu₂0+2SO₂△H=-773kJ•mol^-1
當(dāng)放出154.6kJ熱量時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2.4mol．
（2）某研究小組把鋼鐵中的硫轉(zhuǎn)化為H₂SO₃溶液，然后用標(biāo)準(zhǔn)濃度的I₂溶液進(jìn)行滴定．標(biāo)準(zhǔn)濃度的I₂溶液所用滴定管為酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管，滴定中使用的指示劑的名稱為淀粉試液，反應(yīng)的離子方程為H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-．
（3）利用反應(yīng)2SO₂+O₂+2H₂0═2H₂SO₄，可以處理SO₂尾氣，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為稀硫酸作電解質(zhì)的原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-，反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液的pH將減�。ㄌ睿骸霸龃蟆�、“不變”或“減小”）．
（4）現(xiàn)將NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在兩電解池中，將插入兩溶液中的惰性電扱串聯(lián)，以電池為電源進(jìn)行電解．
①剛開(kāi)始時(shí)，NaCl和NaHCO₃混合液陰極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比較緩慢，原因是產(chǎn)生的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根和水，導(dǎo)致PH緩慢變化．
②向電解后的CuSO₄溶液中加入0.01molCu₂（OH）₂CO₃恰好使該溶液恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，則電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的最為0.06．當(dāng)有0.04mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，該溶液的pH=1（不考慮溶液體積變化）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)熱和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（2）I₂溶液滴定管為酸式滴定管，因?yàn)镮₂遇到淀粉會(huì)變藍(lán)色，所以可以用淀粉溶液作指示劑；根據(jù)氧化還原反應(yīng)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)原電池原理，正極發(fā)生的是化合價(jià)降低得電子的反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)判斷pH的變化；
（4）現(xiàn)將NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在兩電解池中，將插入兩溶液中的惰性電扱串聯(lián)，以電池為電源進(jìn)行電解．
①剛開(kāi)始時(shí)，NaCl和NaHCO₃混合液陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比較緩慢，原因是反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根和水，導(dǎo)致PH緩慢變化；
②電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質(zhì)量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段：第一階段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?CuO•H₂O•CO₂，所以加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃ 就相當(dāng)于加入0.2molCuO和0.1mol水，根據(jù)氧化銅和水的量計(jì)算即可．

解答 解：（1）該反應(yīng)2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）中，當(dāng)轉(zhuǎn)移12mol電子時(shí)放出773kJ熱量，當(dāng)放出熱量154.6kJ熱量轉(zhuǎn)移2.4mol電子時(shí)，
故答案為：2.4mol；
（2）I₂溶液滴定管為酸式滴定管，因?yàn)镮₂遇到淀粉會(huì)變藍(lán)色，所以可以用淀粉溶液作指示劑，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液的顏色變化為無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色，反應(yīng)的離子方程式為H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；故答案為：酸式；淀粉試液；H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；
（3）原電池負(fù)極發(fā)生的是化合價(jià)升高失電子的反應(yīng)，根據(jù)方程式可知是二氧化硫失電子，另外，由于H₂SO₄存在，所以電極反應(yīng)：SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-，該過(guò)程T生成氫離子，所以負(fù)極pH會(huì)減小，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-═4H⁺+SO₄^2-；減小；
（4）現(xiàn)將NaCl和NaHCO₃混合液、CuSO₄溶液各400ml．分別盛放在兩電解池中，將插入兩溶液中的惰性電扱串聯(lián)，以電池為電源進(jìn)行電解．
①剛開(kāi)始時(shí)，NaCl和NaHCO₃混合液陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑，NaCl和NaHCO₃混合液的pH升高的比較緩慢，原因是反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根和水，導(dǎo)致PH緩慢變化，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；產(chǎn)生的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根和水，導(dǎo)致PH緩慢變化；
②電解硫酸銅溶液后溶液呈酸性，向電解后的溶液中加入堿式碳酸銅能恢復(fù)原溶液，堿式碳酸銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，溶液質(zhì)量增加的量是銅、氫氧根離子，所以實(shí)際上電解硫酸銅溶液分兩個(gè)階段：
第一階段2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
第二階段：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
將堿式碳酸銅化學(xué)式改變?yōu)?CuO•H₂O•CO₂，所以加入0.01molCu₂（OH）₂CO₃ 就相當(dāng)于加入0.02molCuO和0.01mol水，
第一階段：根據(jù)銅原子守恒知，電解硫酸銅溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.02mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.02mol×2=0.04mol；
第二階段：電解生成0.01mol水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.01mol×2=0.02mol，
所以電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.04mol+0.02mol=0.06mol，當(dāng)有0.04mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，此時(shí)0.02molH₂SO₄，而體積為：400ml，所以該溶液中氫離子的濃度為：$\frac{0.02×2}{0.4}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，故答案為：0.06；1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理、氧化還原反應(yīng)等，清楚發(fā)生的電極反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．