Question

18．空气污染监测仪是根据SO₂与Br₂的定量反应测定空气中SO₂的含量：SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr，上述反应的溴，来自一个装满酸性KBr溶液的电解槽阳极上的氧化反应．电解槽的阴、阳极室是隔开的．当测空气中SO₂的含量时，空气（经过除尘）以1.5×10^-4m³min^-1的流速进入电解槽的阳极室，电流计显示每秒通过的电子是8.56×10^-11mol时，此条件下能保持溴浓度恒定，并恰与SO₂完全反应（设被测空气中不含与溴反应的物质）．
（1）写出监测过程中主要发生的化学反应方程式；2KBr+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 2KOH+H₂↑+Br₂；SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr．
（2）计算空气中SO₂的含量（gm^-3空气）．

Answer 1

分析 （1）电解溴化钾溶液生成氢氧化钾和氢气、溴单质；溴单质与二氧化硫、水反应生成硫酸和氢溴酸；
（2）依据原子个数守恒结合原子个数守恒计算生成溴单质的物质的量，依据SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr计算二氧化硫的物质的量，据此解答．

解答 解：（1）电解溴化钾溶液生成氢氧化钾和氢气、溴单质，化学方程式：2KBr+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Br₂；溴单质与二氧化硫、水反应生成硫酸和氢溴酸，化学方程式：SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；
故答案为：2KBr+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Br₂；SO₂+Br₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；
（2）设每分钟电解KBr溶液生成Br₂的物质的量为x，则：2Br-Br₂        电子转移
   1 mol            2 mol
   x               8.56×10^-11×60 mol
解得x=2.568×10^-9mol；
根据SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr知SO₂也为2.568×10^-9 mol，故空气中SO₂的含量为：
$\frac{2.568×1{0}^{-9}×64}{1.5×10{\;}^{-4}}$g•m^-3=1.1×10 ^-3gm^-3；

故答案为：$\frac{2.568×1{0}^{-9}×64}{1.5×10{\;}^{-4}}$g•m^-3=1.1×10 ^-3gm^-3；

点评 本题考查了化学方程式的书写及有关方程式的计算，明确反应实质是解题关键，注意准确把握反应物之间转化关系，依据电子转移、原子个数守恒计算，题目难度中等．