Question

15．（1）25℃，吸收液Na₂SO₃溶液在吸收SO₂的過(guò)程中，pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關(guān)系如下表：

n（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	1：91
pH	8.2	7.2	6.2

①當(dāng)吸收液呈中性時(shí)，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是：AB（選填字母）
A．c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）
B．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）
C．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
②當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，需送至電解槽再生．再生示意圖如下：

請(qǐng)寫(xiě)出HSO₃^-在陽(yáng)極放電的電極反應(yīng)式是HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
（2）已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂ （g）+2H₂O （l）△H=-Q₁  kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂ O （g）△H=-Q₂  kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂ O （l）△H=-Q₃   kJ/mol，
常溫下，取體積比4：1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L（標(biāo)況），經(jīng)完全燃燒恢復(fù)常溫，放出的熱為0.4Q₁+0.05Q₃．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)溶液中電荷守恒和物料守恒確定溶液中各種離子濃度的關(guān)系；
②陽(yáng)極上陰離子放電發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）根據(jù)混合氣體的體積計(jì)算混合氣體的物質(zhì)的量，結(jié)合氣體體積比計(jì)算甲烷、氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算放出的熱量．注意燃燒后恢復(fù)至常溫，氫氣燃燒放出的熱量應(yīng)選擇生成液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算．

解答 解：（1）①當(dāng)溶液呈中性時(shí)，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸氫根離子濃度大于亞硫酸根離子濃度．
A、溶液呈電中性，溶液中陰陽(yáng)離子所帶電荷相等，溶液呈中性時(shí)，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，所以c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故A正確．
B、溶液呈中性時(shí)，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸氫根離子濃度大于亞硫酸根離子濃度，溶液中陰陽(yáng)離子所帶電荷相等，所以得c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H^-）=c（OH^-），故B正確．
C、溶液呈電中性，溶液中陰陽(yáng)離子所帶電荷相等，得c（Na⁺）+c（H^-）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故C錯(cuò)誤．
故答案為：AB；
②當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，吸收液中陰離子主要是亞硫酸氫根離子，亞硫酸氫根離子在陽(yáng)極上失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
故答案為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
（2）甲烷和氫氣的混合氣體11.2L（已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況），所以甲烷和氫氣的混合氣體的總的物質(zhì)的量為$\frac{11.2}{22.4}$=0.5mol，
甲烷和氫氣的體積比為4：1，所以甲烷的物質(zhì)的量為0.5mol×$\frac{4}{5}$=0.4mol，氫氣的物質(zhì)的量為0.5mol-0.4mol=0.1mol．
由CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-Q₁kJ/mol可知，
0.4mol甲烷燃燒放出的熱量為0.4mol×Q₁kJ/mol=0.4Q₁kJ；
由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-Q₃kJ/mol可知，
0.1mol氫氣燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為0.1mol×$\frac{1}{2}$×Q₃kJ/mol=0.05Q₃kJ．
所以放出的熱量為0.4Q₁+0.05Q₃，
故答案為：0.4 Q₁+0.05Q₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了污染物的處理，涉及到離子方程式、化學(xué)方程式和離子濃度大小的比較、熱化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)熱，等知識(shí)點(diǎn)，難度中等，需要注意的是比較溶液中各種離子濃度相對(duì)大小時(shí)要結(jié)合電荷守恒和物料守恒分析解答．