Question

【题目】Ⅰ：为使空气质量达标，完成二氧化硫，氮氧化物排放量下降的目标，离不开各种化学处理方法。一定条件下，用CO处理燃煤烟气中的SO2可生成液态硫，实现硫的回收。

己知：2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H=-566kJ·mol-1

S(l)+O2(g)SO3(g)△H=-296kJ·mol-1

则用CO处理燃煤烟气中SO2的热化学方程式是___________________。

Ⅱ：如图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：

（1）甲醚燃料电池的负极反应式____________。

（2）石墨电极(C)的电极反应式为____________________________________。

（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将____________(填“增大”“减小”或“不变”)。

（4）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中阴极析出铜的质量为____________；则乙装置中生成标况下气体的体积为____________。

Answer 1

【答案】 2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(l)△H=-270kJ/mol CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 2Cl--2e-=Cl2↑ 减小 12.8g 8.96L

【解析】Ⅰ：根据盖斯定律可以写出该反应的热化学方程式。

Ⅱ：(1)燃料电池中，投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,据此可以写出正负极极反应方程式。

(2) 甲醚燃料电池中，通入甲醚的一极为原电池的负极，与之相连的为电解池的阴极；通入氧气一极为原电池的正极，与之相连的为电解池的阳极；铁电极连接原电池的负极,为电解池的阴极,石墨为阳极,氯离子放电被氧化生成氯气。

（3）粗铜含有锌、银等杂质, 粗铜的精炼过程中，锌失电子进入溶液中，铜离子得电子在阴极析出，溶液中铜离子浓度减小，当铜失电子进入溶液后，溶液中铜离子浓度才会保持不变。

（4）根据原电池、电解池的各极反应关系，以及串联电池中转移电子数相等规律，找出相关物质间的关系O2—Cu-2H2-2Cl2，进行相关计算。

Ⅰ：根据盖斯定律：第一个反应减去第二个反应整理得出CO 处理燃煤烟气的热化学方程式：2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(l)△H=-270kJ/mol ；正确答案：2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(l)△H=-270kJ/mol。

Ⅱ：(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为: CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O ；正确答案：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。

(2)乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为: 2Cl--2e-=Cl2↑ ；正确答案: 2Cl--2e-=Cl2↑。

(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质,阳极上不仅铜还有锌失电子进入溶液,阴极上析出铜离子,阳极电极方程式分别为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+,根据转移电子数相等知,阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将减小；正确答案:减小。

(4) 丙装置为粗铜的精炼，阴极铜离子得电子生成铜；根据串联电池中转移电子数相等得氧气和铜的关系式为:O2—2Cu,已知氧气的量为2.24/22.4=0.1mol，所以析出铜的量为0.2 mol，质量0.2×64=128g；乙装置中为电解饱和食盐水，阴极生成氢气，阳极产生氯气；根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和氯气的关系式为: O2—2H2-2Cl2，已知氧气的量为2.24/22.4=0.1mol，所以氢气的量为0.2 mol，氯气的量为0.2 mol，则乙装置中生成标况下气体的体积为（0.2+0.2）×22.4=8.96L；正确答案：12.8g ；8.96L。