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硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)是有害气体,可用多种方法进行脱除。
(1)H2S和SO2的VSEPR模型分别为
四面体形
四面体形
平面三角形
平面三角形

(2)实验室制取乙炔时,用硫酸铜溶液除去乙炔气体中混有的H2S气体,发生反应:H2S(aq)+Cu2+(aq)⇌CuS(s)+2H+(aq),计算25℃时,该反应的平衡常数为
k
a
1
×
k
a
2
K
sp
C
u
S
k
a
1
×
k
a
2
K
sp
C
u
S
。(已知25℃时Ksp(CuS)=1.25×10-36,H2S的Ka1=1×10-7,Ka2=1×10-13
(3)通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应:H2S+H2SO4═SO2↑+S↓+2H2O、S+O2═SO2

①电极a上发生反应的电极反应式为
SO2-2e-+2H2O═4H++
SO
2
-
4
SO2-2e-+2H2O═4H++
SO
2
-
4

②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为
2mol
2mol

(4)硫酸工业的尾气中含SO2等污染性气体,通常用碱液如氨水进行吸收处理,实现绿色环保和废物利用。研究发现,Na2SO3溶液也可以用来处理废气中的SO2,发生反应Na2SO3+H2O+SO2═2NaHSO3
查阅资料可知,常温下,部分弱酸的电离平衡常数如表:
弱酸 HClO H2CO3 H2SO3
电离平衡常数(25℃) Ka=4.0×10-8 Ka1=4.3×10-7
Ka2=4.7×10-11
Ka1=1.5×10-3
Ka2=6×10-8
①相同物质的量浓度的三种酸溶液HClO、H2CO3和H2SO3由水电离的c(H+)最大的是
HClO
HClO
(填化学式)。
②将浓度均为0.1mol/L的NaHSO3和Na2SO3等体积混合,溶液pH=7.2。分析该溶液中离子浓度从大到小依次是
c(Na+)>c(
HSO
-
3
)>c(
SO
2
-
3
)>c(OH-)>c(H+
c(Na+)>c(
HSO
-
3
)>c(
SO
2
-
3
)>c(OH-)>c(H+

③根据表内数据,计算0.06mol/LNa2SO3溶液的pH=
10
10
(忽略
SO
2
-
3
的第二步水解)。
④测得吸收SO2后的NaHSO3和Na2SO3某混合溶液pH=6,进行电解制硫酸并再生Na2SO3原理示意图如图所示。

电解时阳极区会产生少量刺激性气体,结合电极方程式分析产生气体的原因是
阳极电极反应式为:
HSO
-
3
+H2O-2e-=
SO
2
-
4
+3H+,溶液酸性增强,发生反应
HSO
-
3
+H+=SO2↑+H2O,生成刺激性气味的气体二氧化硫
阳极电极反应式为:
HSO
-
3
+H2O-2e-=
SO
2
-
4
+3H+,溶液酸性增强,发生反应
HSO
-
3
+H+=SO2↑+H2O,生成刺激性气味的气体二氧化硫

【答案】四面体形;平面三角形;
k
a
1
×
k
a
2
K
sp
C
u
S
;SO2-2e-+2H2O═4H++
SO
2
-
4
;2mol;HClO;c(Na+)>c(
HSO
-
3
)>c(
SO
2
-
3
)>c(OH-)>c(H+);10;阳极电极反应式为:
HSO
-
3
+H2O-2e-=
SO
2
-
4
+3H+,溶液酸性增强,发生反应
HSO
-
3
+H+=SO2↑+H2O,生成刺激性气味的气体二氧化硫
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:46引用:2难度:0.6
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