Question

某硫酸廠用以下幾種方法處理SO₂尾氣．
（1）活性炭還原法反應(yīng)原理：恒溫恒容．2C （s）+2SO₂（g）═S₂（g）+2CO₂（g）．反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如圖1：

①第一次出現(xiàn)平衡的時(shí)間是第

 

min；
②0～20min反應(yīng)速率表示為V（SO₂）=

 

；
③30min時(shí)，改變某一條件平衡發(fā)生移動(dòng)，則改變的條件最有可能是

 

；40min時(shí)，平衡常數(shù)值為

 

．
（2）亞硫酸鈉吸收法
①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的離子方程式為

 

；
②常溫下，當(dāng)吸收至pH=6時(shí)，吸收液中相關(guān)離子濃度關(guān)系一定正確的是

 

（填序號(hào)）
a．c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
b．c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+C（H₂SO₃）
c．c（Na-）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^一）＞c（H⁺）
d．水電離出c（OH^一）=l×l0^-8 mol/L，
（3）電化學(xué)處理法
如圖2所示，Pt（1）電極的反應(yīng)式為

 

；堿性條件下，用P（2）電極排出的S₂O₄^2-溶液吸收NO₂，使其轉(zhuǎn)化為N₂，同時(shí)有SO₃^2-生成．若陽(yáng)極轉(zhuǎn)移電子6mol，則理論上處理NO₂氣體

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡的計(jì)算,電解原理,離子濃度大小的比較

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①各組分濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
②根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

計(jì)算；
③30min時(shí)，CO₂濃度減小，其他物質(zhì)濃度不變，改變的條件是減小CO₂的濃度；根據(jù)平衡常數(shù)K=

c2(CO2)?c(S2)

c2(SO2)

計(jì)算；
（2）①Na₂SO₃溶液吸收SO₂生成NaHSO₃；
②常溫下，當(dāng)吸收至pH=6時(shí)，溶液呈酸性；
（3）Pt（1）電極進(jìn)入SO₂，硫酸濃度增大，SO₂可知失電子，作負(fù)極；每molNO₂得電子4mol．

解答： 解：（1）①?gòu)膱D中可看出20min時(shí)各組分濃度不變，此時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，故答案為：20；
②0～20min時(shí)，SO₂濃度變化為1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，則反應(yīng)速率表示為V（SO₂）=

0.6mol/L

20min

=0.03mol/（L?min），故答案為：0.03mol/（L?min）；
③30min時(shí)，CO₂濃度減小，其他物質(zhì)濃度不變，改變的條件是減小CO₂的濃度，40min時(shí)，SO₂（g）=0.4mol/L，S₂（g）=0.35mol/L，CO₂（g）=0.4mol/L，則平衡常數(shù)K=

c2(CO2)?c(S2)

c2(SO2)

=

0．42×0.35

0．42

=0.35，故答案為：減小CO₂的濃度；0.35；
（2）①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的離子方程式為SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-，故答案為：SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-；
②常溫下，當(dāng)吸收至pH=6時(shí)，
a．根據(jù)電荷守恒，c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故a錯(cuò)誤；
b．根據(jù)物料守恒，當(dāng)溶質(zhì)完全為NaHSO₃時(shí)，c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），若還存在Na₂SO₃，則c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），故b錯(cuò)誤；
c．pH=6，c（OH^-）＜c（H⁺），故c錯(cuò)誤；
d．HSO₃^-電離程度大于水解程度，pH=6，水電離出c（OH^-）=

1×10-14

1×10-6

=l×l0^-8 mol/L，故d正確；
故答案為：ad；
（3）SO₂在Pt（1）電極失電子生成SO₄^2-，電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，NO₂中N的化合價(jià)為+4價(jià)，轉(zhuǎn)化為0價(jià)的N₂，每molNO₂得電子4mol，若陽(yáng)極轉(zhuǎn)移電子6mol，則理論上處理NO₂氣體為

6

4

=1.5mol．
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；1.5．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素分析，電解原理的分析應(yīng)用，離子濃度大小比較，綜合性強(qiáng)，題目難度中等．