Question

（14分）
Ⅰ.氯堿工業中常用離子交換膜法電解制堿（如圖1所示）。

　（1）寫出圖1中陰極的電極反應式                   。
　（2）已知陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過。工業上若用圖2裝置電解飽和Na₂SO₄溶液來生產純凈的NaOH和H₂SO₄，則該裝置最主要的缺陷是                。

Ⅱ.輝鉬礦(MoS₂)是一種重要的礦物。圖3是輝鉬礦多層焙燒爐的示意圖，其中1，2，3，…是爐層編號。580，600，610，…是各爐層的溫度（℃）。圖4給出了各爐層固體物料的物質的量百分含量。                                  
已知：MoS₂焙燒生成1molMoO₃的反應熱△H₁=-1011KJ/mol；MoO₂氧化生成1molMoO₃的反應熱△H₂=-154KJ/mol。試回答：

（1）驗證輝鉬礦焙燒生成的氣體是SO₂而不是SO₃的方法是                     。
（2）輝鉬礦焙燒生成的氣體能使硫酸酸化的KMnO₄溶液褪色，用化學方程式表示褪色的原因                                                                      。
（3）第6爐層存在的固體物質分別是MoS₂、MoO₃、MoO₂，則它們的物質的量之比為                        。
（4）圖4表明，中間爐層（4～6）可能存在一種“固體+固體→固體+…”的反應，請寫出該反應的熱化學反應方程式                                                 。

Answer 1

(除標注外，每空2分，共14 分)                                             
Ⅰ （1）2H₂O + 2e^—= H₂↑ + 2OH^—  或2H⁺ + 2e^—= H₂↑
(2) 缺陰離子交換膜 （3分，合理答案均計分）
Ⅱ （1）收集少量氣體，將氣體通入品紅溶液中，觀察到品紅溶液褪色，加熱又恢復原色  （合理答案均計分）
（2） 5SO₂ + 2H₂O + 2KMnO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄          
（3） 1:1:3
（4） MoS₂(s) + 6MoO₃(s) = 7MoO₂(s) + 2SO₂(g)  △H=＋67KJ/mol （3分）

試題分析：I、（1）陰極是水中的氫離子放電生成氫氣，電極反應式為2H₂O + 2e^—= H₂↑ + 2OH^— 
（2）該裝置中缺少陰離子交換膜，不能阻止氫離子的定向移動，則陽極得不到硫酸產品；
II、（1）二氧化硫的檢驗使用品紅溶液，收集少量氣體，將氣體通入品紅溶液中，觀察到品紅溶液褪色，加熱又恢復原色 ；
（2）焙燒生成的氣體能使硫酸酸化的KMnO₄溶液褪色，實際是二氧化硫與酸性高錳酸鉀溶液的氧化還原反應，化學方程式為 5SO₂ + 2H₂O + 2KMnO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄   
（3）根據圖4可知MoS₂、MoO₃、MoO₂的物質的量之比近似等于1:1:3；
（4）圖4表明，中間爐層（4～6）中可能存在一種“固體+固體→固體+…”的反應，依據圖象變化減小的是反應物，增大的是生成物，反應的化學方程式為：MoS₂+6MoO₃=7MoO₂+2SO₂；根據MoS₂焙燒生成1molMoO₃的反應熱△H₁=-1011KJ/mol；MoO₂氧化生成1molMoO₃的反應熱△H₂=-154KJ/mol及蓋斯定律計算出MoS₂+6MoO₃=7MoO₂+2SO₂的反應熱為＋67KJ/mol ，所以該反應的熱化學方程式為MoS₂(s) + 6MoO₃(s) = 7MoO₂(s) + 2SO₂(g)  △H=＋67KJ/mol