Question

12．硫在地殼中主要以硫化物、硫酸鹽等形式存在，其單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用．
（1）某科研小組用SO₂為原料制取硫酸．
①利用原電池原理，用SO₂、O₂和H₂O來(lái)制備硫酸，該電池用多孔材料作電極，它能吸附氣體，同時(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸．請(qǐng)寫(xiě)出該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后電解該溶液可制得硫酸．電解原理示意圖如圖1所示．電解時(shí)陽(yáng)極區(qū)會(huì)產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生氣體的原因是在陽(yáng)極區(qū)HSO₃^-放電生成H⁺，H⁺與HSO₃^-反應(yīng)產(chǎn)生SO₂
（2）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO₂降低環(huán)境污染，同時(shí)又能制得氫氣，具體流程如圖2：
①用離子方程式表示反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)是SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺．
②用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理分析，在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行
（3）氫化亞銅是一種紅色固體，可由硫酸銅為原理制備
4CuSO₄+3H₃PO₂+6H₂O=4CuH↓+4H₂SO₄+3H₃PO₄．
①該反應(yīng)中還原劑是H₃PO₂（寫(xiě)化學(xué)式）．
②該反應(yīng)每生成1molCuH，轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量為3mol
（4）硫酸銅晶體常用來(lái)制取波爾多液，加熱時(shí)可以制備無(wú)水硫酸銅．將25.0g膽礬晶體放在坩堝中加熱測(cè)定晶體中結(jié)晶水的含量，固體質(zhì)量隨溫度的升高而變化的曲線如圖3．
請(qǐng)分析如圖，填寫(xiě)下列空白：
①30℃～110℃間所得固體的化學(xué)式是CuSO₄•3H₂O
②650℃～1000℃間所得固體的化學(xué)式是CuO

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)原電池原理，負(fù)極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化硫失電子生成硫酸的過(guò)程；
②根據(jù)化合價(jià)變化判斷陽(yáng)極反應(yīng)物質(zhì)，寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)式，根據(jù)電極方程判斷．
（2）①?gòu)牧鞒虉D可知，在反應(yīng)器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反應(yīng)，分離出氫氣有利于平衡正向移動(dòng)．
（3）①?gòu)倪�原劑的概念出發(fā)分析反應(yīng)物的價(jià)態(tài)變化即可；
②從價(jià)態(tài)變化出發(fā)分析得失電子總數(shù)解答；
（4）①由圖示數(shù)據(jù)可知，失去水的質(zhì)量為：25.0g×14.4%=3.6g，根據(jù)關(guān)系式：CuSO₄•5H₂O～CuSO₄•XH₂O利用差量法求出X，從而得出化學(xué)式；
②25.0g膽礬的物質(zhì)的量為0.1mol，650℃～1000℃間所得固體的質(zhì)量為8.0g，根據(jù)Cu元素守恒計(jì)算，0.1molCuO的質(zhì)量為8.0g．

解答 解：①該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合價(jià)升高，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，所以負(fù)極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
②電解池中陽(yáng)極和電源正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解NaHSO₃溶液可制得硫酸，硫的化合價(jià)升高，所以陽(yáng)極是HSO₃^-溶液失去電子被氧化生成SO₄^2-，則陽(yáng)極電極反應(yīng)式是：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺，生成的H⁺與HSO₃^-反應(yīng)產(chǎn)生SO₂；
故答案為：在陽(yáng)極區(qū)HSO₃^-放電生成H⁺，H⁺與HSO₃^-反應(yīng)產(chǎn)生SO₂；
（2）①?gòu)牧鞒虉D可知，在反應(yīng)器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反應(yīng)方程式為SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，降低生成物濃度，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，故答案為：HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行．
（3）①?gòu)姆磻?yīng)4CuSO₄+3H₃PO₂+6H₂O=4CuH↓+4H₂SO₄+3H₃PO₄分析，Cu從+2價(jià)變成+1，H從+1價(jià)變成-1價(jià)，P從+1價(jià)變成+5價(jià)，還原劑化合價(jià)升高，故該反應(yīng)的還原劑是H₃PO₂，故答案為：H₃PO₂；
②Cu從+2價(jià)變成+1，4molCu得到4mol電子，H從+1價(jià)變成-1價(jià)，4mol-1價(jià)的H得到8mol電子，共得電子12mol，即每生成4molCuH轉(zhuǎn)移電子12mol，所以每生成1molCuH，轉(zhuǎn)移電子3mol電子，故答案為：3mol；
（4）①CuSO₄•5H₂O～CuSO₄•XH₂O△m
       250                  18（5-x）
      25.0g                 3.6g
則$\frac{250}{25.0g}$=$\frac{18（5-x）}{3.6g}$，
解得：X=3，所以在110℃時(shí)所得固體的成分為CuSO₄•3H₂O，故答案為：CuSO₄•3H₂O；
②25.0g膽礬的物質(zhì)的量為0.1mol，650℃～1000℃間所得固體的質(zhì)量為8.0g，Cu元素守恒可知，該固體中含有0.1molCu元素，而0.1molCuO的質(zhì)量為恰好8.0g，所以該固體為CuO，故答案為：CuO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池原理和電解池原理的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)、有關(guān)方程式的計(jì)算等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．注意差量法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用．