Question

【題目】對煙道氣中的SO2進行吸收或回收再利用具有一定的社會和經(jīng)濟價值。

請回答下列問題：

(1)用NaOH溶液吸收SO2 ，寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式_______________________。

(2)已知NaHSO3溶液顯酸性，比較NaHSO3溶液中c(H2SO3)_____ c(SO32－)(填“>”“<”或“=”)，請簡述判斷理由____________________________________________。

煙道氣中的SO2，也可通過如下反應(yīng)回收硫：2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g) + Q kJ。某溫度下，在2 L恒容密閉容器中通入2 mol SO2和一定量的CO，發(fā)生上述反應(yīng)，5 min后達到平衡，生成1 mol CO2。

(3)一定條件下，上述反應(yīng)的能量變化如圖1，則 Q =_________kJ。

(4)寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)表達式________；0～5min內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率為________。

(5)對反應(yīng)2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g) + Q kJ的分析正確的是_______。

a．若混合氣體密度保持不變，則反應(yīng)已達平衡狀態(tài)

b．從反應(yīng)開始到平衡時，容器內(nèi)氣體的壓強保持不變

c．平衡時，其它條件不變，分離出硫，正反應(yīng)速率加快

d．平衡時，其它條件不變,再充入一定量CO2，平衡常數(shù)保持不變

(6)其他條件不變時，隨著溫度的升高，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化曲線如圖2所示，請解釋其可能的原因________________________________。(已知硫的沸點約是445°C)

Answer 1

【答案】或 < HSO3-既能水解生成H2SO3和OH- ，HSO3-又能電離生成SO32-和H+ ，已知NaHSO3溶液呈酸性，說明HSO3-的電離程度大于水解程度，所以c(H2SO3)< c(SO32－) 270 K= 0.05mol/(Lmin) ad 正反應(yīng)放熱，溫度升高平衡逆向移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率降低；溫度高于445 ℃后硫變成氣態(tài)，硫變?yōu)榱蛘魵庑枰�吸熱，使得反�?yīng)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，溫度升高平衡正向移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率升高

【解析】

(1) SO2與NaOH反應(yīng)生成Na2SO3或NaHSO3；

(2) NaHSO3溶液顯酸性，說明的電離程度大于水解過程；

(3)由題可知，根據(jù)反應(yīng)吸收和放出的能量的差值來判斷；

(4)由反應(yīng)的方程式可知，寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式；5min時，生成CO21mol，所以消耗了0.5mol的SO2，據(jù)計算反應(yīng)速率；

(5) 對反應(yīng)2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)，該反應(yīng)在恒容條件下達到平衡，氣體的體積恒定，反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量發(fā)生變化，氣體的總量也發(fā)生變化，但是平衡常數(shù)的變化只與溫度有關(guān)，據(jù)以上分析解答；

(6)由題可知，溫度若低于445℃，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度會導(dǎo)致平衡逆向移動，SO2轉(zhuǎn)化率下降；溫度若高于445℃，S單質(zhì)會氣化，氣化是吸熱的過程，可能會使反應(yīng)由放熱反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，從而升高溫度變得對反應(yīng)正向進行有利。

(1)NaOH為強堿，離子方程式中可以拆分，若SO2少量則生成Na2SO3，若SO2過量，則生成NaHSO3；相關(guān)的離子方程式為和；

(2)是弱酸的酸式酸根，在水溶液中既能發(fā)生電離，也能發(fā)生水解；由于NaHSO3溶液顯酸性，說明的電離程度更大，因此溶液中的濃度相比于更大；

(3)由題可知，回收硫的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在生成硫單質(zhì)，CO2的同時也產(chǎn)生了一部分熱量，反應(yīng)前物質(zhì)的總能量比反應(yīng)后產(chǎn)物的總能量高出270kJ，因此，Q=270kJ；

(4)由反應(yīng)的方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為；5min時，生成CO21mol，所以消耗了0.5mol的SO2，所以反應(yīng)速率為：；

(5)a．該反應(yīng)在恒容條件下達到平衡，氣體的體積恒定；該反應(yīng)涉及的物質(zhì)不全為氣體，所以氣體的質(zhì)量會隨反應(yīng)進行發(fā)生變化；若氣體的密度不再變化，則由公式可知，氣體的質(zhì)量不再變化，那么反應(yīng)一定達到了平衡狀態(tài)，a項正確；

b．該反應(yīng)反應(yīng)物中氣體的化學計量系數(shù)之和與產(chǎn)物中氣體的化學計量系數(shù)之和不相等，因此氣體的總物質(zhì)的量會隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，又因為該反應(yīng)是在恒容恒溫條件下達到的平衡；根據(jù)公式可知，容器內(nèi)的壓強會隨著反應(yīng)進行發(fā)生變化直至反應(yīng)達到平衡，b項錯誤；

c．其他條件不變時，僅從體系內(nèi)分離出S單質(zhì)，不影響平衡的移動，對于正逆反應(yīng)速率無影響，c項錯誤；

d．平衡常數(shù)認為只與溫度有關(guān)，溫度不變，所以平衡常數(shù)不變，d項正確；

答案選ad；

(6)由題可知，溫度若低于445℃，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度會導(dǎo)致平衡逆向移動，SO2轉(zhuǎn)化率下降；溫度若高于445℃，S單質(zhì)會氣化，氣化是吸熱的過程，可能會使反應(yīng)由放熱反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，從而升高溫度變得對反應(yīng)正向進行有利，SO2的轉(zhuǎn)化率也就逐漸升高。