【題目】研究大氣中含硫化合物和含碳化合物的轉(zhuǎn)化對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

(1)SO2的大量排放會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題是 ,潮濕條件下,寫出大氣中SO2轉(zhuǎn)化為HSO3-的方程式

(2)土壤中的微生物可將大氣中H2S經(jīng)兩步反應(yīng)氧化成SO42-,兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下:

1mol H2S(g)全部氧化成SO42-(aq)的熱化學(xué)方程式為 ;

(3)SO2是工業(yè)制硫酸的原料之一,一定溫度下,向容積為2L的密閉容器中充入一定量的SO2O2,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:

時(shí)間/min

n(SO2)/mol

n(O2)/mol

0

0.10

0.05

4

0.04

0.02

6

0.02

8

0.01

反應(yīng)在0-4min內(nèi)的平均速率為v(SO2)= ;

②此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= ;

③8min時(shí),維持溫度不變,向反應(yīng)容器中再通入0.02mol SO2(g)和0.01mol O2(g),重新達(dá)到平衡時(shí)混合氣體中SO2的百分含量將 (減小、增大不變”)。

(4)科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如下圖的人工光合系統(tǒng),利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4的反應(yīng)。

寫出銅電極表面的電極反應(yīng)式 ,為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率,可向裝置中加入少量 (填“鹽酸”或“硫酸”)。

【答案】(1)酸雨 SO2+H2OHSO3-+H+

(2)H2S(g)+2O2(g)=SO42-(aq)+2H+(aq) ΔH=-806.39KJ/mol

(3)①7.5×10-3mol/(L·min) ②200 ③減小

(4)CO2+8H++8e-=CH4+2H2O 硫酸

【解析】

試題分析:(1)SO2的大量排放會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題是形成酸雨,二氧化硫?yàn)樗嵝匝趸锱c水生成亞硫酸,亞硫酸為弱電解質(zhì),部分電離產(chǎn)生氫離子與亞硫酸氫根離子,離子方程式:SO2+H2OH2SO3;H2SO3H++HSO3-;

(2)由圖可知第一步熱化學(xué)反應(yīng)為:H2S(g)+0.5O2(g)=S(s)+H2O(g)△H=-221.19 kJmol-1;第二步反應(yīng)為:S(s)+1.5O2(g)+H2O(g)=2H+(aq)+SO42-(aq))△H=-585.20 kJmol-1依據(jù)蓋斯定律,第一步與第二步方程式相加得:H2S(g)+2O2(g)=SO42-(aq)+2H+(aq)△H=-806.39 kJmol-1

(3)①0-4min二氧化硫物質(zhì)的量變化為0.10mol-0.040mol=0.060mol,反應(yīng)速率v==7.5×10-3mol/(Lmin);

結(jié)合圖表數(shù)據(jù),5min時(shí)n(O2)==0.04mol,剩余氧氣物質(zhì)的量=0.05mol-0.04mol=0.01mol,6min時(shí)氧氣物質(zhì)的量為0.01mol,說(shuō)明5分鐘反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算列式計(jì)算平衡濃度,5min時(shí),

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),

起始量(mol) 0.1 0.05 0

變化量(mol) 0.08 0.04 0.04

平衡量(mol) 0.02 0.01 0.04

平衡常數(shù)===200(mol/L);

③8min時(shí),維持溫度不變,往反應(yīng)容器中再通入0.020mol SO2(g),0.010mol O2(g),Qc==100<K,反應(yīng)正向進(jìn)行,平衡移動(dòng)程度小重新達(dá)到平衡時(shí)混合氣體中SO2的百分含量將減小;

(4)①由電池裝置圖可知,Cu上二氧化碳得電子生成甲烷,則Cu電極上的電極反應(yīng)為:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O;

②可向裝置中加入少量的酸作電解質(zhì),由于鹽酸易揮發(fā),生成的甲烷中會(huì)混有HCl氣體,所以選用硫酸,不用鹽酸;

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C.用過(guò)量飽和Na2CO3溶液洗滌后分液
D.用過(guò)量NaCl溶液洗滌后分液

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