Question

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

(1)SO2的大量排放會引起嚴(yán)重的環(huán)境問題是 ，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SO2和O2，發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表：

時間/min	n(SO2)/mol	n(O2)/mol
0	0.10	0.05
4	0.04	0.02
6	0.02
8		0.01

①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，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)，重新達到平衡時混合氣體中SO2的百分含量將 (填“減小”、“增大”或“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”)。

Answer 1

【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的大量排放會引起嚴(yán)重的環(huán)境問題是形成酸雨，二氧化硫為酸性氧化物與水生成亞硫酸，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)；

②結(jié)合圖表數(shù)據(jù)，5min時n(O2)==0.04mol，剩余氧氣物質(zhì)的量=0.05mol-0.04mol=0.01mol，6min時氧氣物質(zhì)的量為0.01mol，說明5分鐘反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，結(jié)合化學(xué)平衡三行計算列式計算平衡濃度，5min時，

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，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)正向進行，平衡移動程度小重新達到平衡時混合氣體中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)，生成的甲烷中會混有HCl氣體，所以選用硫酸，不用鹽酸；