Question

14．工業(yè)廢氣中含有一定量的SO₂對空氣產(chǎn)生嚴重的污染，對SO₂的綜合治理并且變廢為寶有重要的意義．
（1）已知：25℃、101kPa時，Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H=-520kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）=MnSO₄（s）△H=-1065kJ•mol^-1
SO₂與MnO₂反應生成無水MnSO₄的熱化學方程式是MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol．
（2）富集廢氣中SO₂，并使其與O₂反應制備硫酸，用多孔電極材料，裝置如圖1所示．

①X極的電極反應式為SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺．
②消耗11.2L（標準狀況）氣體B時，通過質(zhì)子交換膜的H⁺的個數(shù)為2N_A．
（3）用氫氧化鈉吸收SO₂可得到NaHSO₃溶液，已知NaHSO₃溶液顯酸性，溶液中存在以下平衡：
HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-    HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，向0.1mol•L^-1的NaHSO₃溶液中加入少量氫氧化鈉固體，則$\frac{c（S{O}_{3}^{2-}）}{c（HS{O}_{3}^{-}）}$增大（填“增大”、“減小”或“不變，下同），$\frac{c（N{a}^{+}）}{c（S{O}_{3}^{2-}）}$增大．
（4）取20.00ml含NaHSO₃的吸收液，用0.500mol/L的高錳酸鉀溶液測定吸收液中NaHSO₃的濃度，回答下列問題：
①盛裝高錳酸鉀溶液的滴定管為酸式滴定管，若滴定開始和結(jié)束時，滴定管中的液面如圖2所示，所用鹽酸消耗高錳酸鉀溶液的體積為26.10ml．
②達到滴定終點的依據(jù)是滴加最后一滴高錳酸鉀標準液，溶液恰好由無色變?yōu)闇\紅色且30s不褪色；．
③吸收液中NaHSO₃的濃度為1.631mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律解題；
（2）①據(jù)X極為負極失電子發(fā)生氧化反應；
②據(jù)正極的電極反應方程式O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O中的氧氣求氫離子的個數(shù)；
（3）加入氫氧化鈉，消耗溶液中的氫離子，促進電離平衡右移，抑制水解平衡，據(jù)此分析；
（4）①據(jù)高錳酸鉀溶液為酸性分析；根據(jù)滴定管的結(jié)構(gòu)和精確度以及測量的原理；
②達到滴定終點的依據(jù)是，滴加最后一滴高錳酸鉀標準液，溶液恰好由無色變?yōu)闇\紅色且30s不褪色；
③根據(jù)高錳酸鉀和亞硫酸氫鈉之間的關(guān)系式計算亞硫酸氫鈉的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）Mn（s）+O₂（g）═MnO₂（s）△H=-520kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）═MnSO₄（s）△H=-1065kJ•mol^-1
將③-②-①可得MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol，
故答案為：MnO₂（s）+SO₂（g）=MnSO₄（s）△H=-248kJ/mol；
（2）①X極為負極失電子發(fā)生氧化反應，故電極反應方程式為SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺；
②正極的電極反應方程式O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O
                                   22.4L  4N_A
                                   11.2L  2N_A
則N（H⁺）=2N_A，
故答案為：2N_A；
（3）加入氫氧化鈉，消耗溶液中的氫離子，促進電離平衡右移，則c（SO₃^2-）增大，所以$\frac{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}{c（HS{{O}^{-}}_{3}）}$的值增大，加NaOH，溶液中鈉離子濃度增大，由于鈉離子濃度增大的程度大于c（SO₃^2-）增大程度，所以溶液中 $\frac{C（N{a}^{+}）}{C（S{{O}_{3}}^{2-}）}$的值增大；
故答案為：增大；增大；
（4）高錳酸鉀溶液為酸性，故用酸式滴定管；滴定管小刻度在上，大刻度在下，精確值為0.01mL，起始讀數(shù)為0.00mL，終點讀數(shù)為26.10mL，鹽酸溶液的體積為26.10mL．
故答案為：酸；26.10；
②達到滴定終點的依據(jù)是，滴加最后一滴高錳酸鉀標準液，溶液恰好由無色變?yōu)闇\紅色且30s不褪色；
故答案為：滴加最后一滴高錳酸鉀標準液，溶液恰好由無色變?yōu)闇\紅色且30s不褪色；
 ③設亞硫酸氫鈉的物質(zhì)的量濃度為xmol/L．
2MnO₄^-+5HSO₃^-+H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O．
2mol             5mol
0.0261L×0.5mol•L^-1 0.02xmol 解得：x=1.631mol/L，故NaHSO₃的濃度為1.631mol/L，
故答案為：1.631mol/L．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫，電極方程式書寫，滴定終點判斷，本題難度中等．