Question

6．低濃度SO₂廢氣的處理是工業(yè)難題，目前常用的兩種方法如下：
方法Ⅰ（圖1）：

（1）反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+SO₂（g）?H₂S（g）+2H₂O（g）
①H₂S的穩(wěn)定性比H₂O弱（填“強(qiáng)”或“弱”），原因是氧和硫元素處于同主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子能力減弱，元素的非金屬性減弱．
②SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強(qiáng)（P）的變化如圖2所示，隨溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)K的變化趨勢(shì)是減�。�比較P₁和P₂的大小關(guān)系P₂＞P₁，請(qǐng)簡(jiǎn)述理由當(dāng)溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)3H₂（g）+SO₂（g）?H₂S（g）+2H₂O（g）平衡正向移動(dòng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率增大．
（2）工業(yè)上先用二乙醇胺吸收H₂S，然后在再生塔中加熱分解重新獲得H₂S，主要目的是富集H₂S（獲得高濃度H₂S）．
（3）燃燒室內(nèi)，1mol H₂S氣體完全燃燒生成固態(tài)硫磺及氣態(tài)水，釋放a kJ能量，其熱化學(xué)方程式為2H₂S（g）+O₂（g）=2S（s）+2H₂O（g）△H=-2a kJ/mol．
方法Ⅱ（圖4）：
（4）Na₂SO₃溶液吸收SO₂的化學(xué)方程式是Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃．
（5）通過電解法可分離NaHSO₃與Na₂SO₃混合物，實(shí)現(xiàn)Na₂SO₃的循環(huán)利用，示意圖如圖3：簡(jiǎn)述分離NaHSO₃與Na₂SO₃混合物的原理陽極2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，c（H⁺）增大，H⁺由a室經(jīng)陽離子交換膜進(jìn)入b室，H⁺與SO₃^2-結(jié)合生成HSO₃^-，Na₂SO₃轉(zhuǎn)化為NaHSO₃．陰極2H⁺-2e^-=H₂↑，導(dǎo)致HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-正向移動(dòng)，Na⁺從b室進(jìn)入c室，NaHSO₃轉(zhuǎn)化為Na₂SO₃．

Answer 1

分析 （1）①分子晶體的穩(wěn)定性與中心原子的非金屬性有關(guān)，同主族元素，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子能力減弱，非金屬性減弱；
②平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，3H₂（g）+SO₂（g）?H₂S（g）+2H₂O（g），隨著溫度的升高，二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率減小，化學(xué)平衡常數(shù)K的變化趨勢(shì)是減小，比較P₁和P₂的大小關(guān)系，需當(dāng)溫度一定時(shí)進(jìn)行比較；
（2）工業(yè)上先用二乙醇胺吸收H₂S，然后在再生塔中加熱分解重新獲得H₂S，主要目的是去除雜質(zhì)，獲得高濃度H₂S；
（3）根據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法寫出熱化學(xué)方程式，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)反應(yīng)的焓變；
（4）Na₂SO₃水溶液吸收SO₂生成酸式鹽NaHSO₃；
（5）電解法可分離NaHSO₃與Na₂SO₃混合物，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子生成氧氣，氫離子和亞硫酸根離子反應(yīng)生成亞硫酸氫根離子，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，導(dǎo)致HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-正向移動(dòng)，NaHSO₃轉(zhuǎn)化為Na₂SO₃．

解答 解：（1）①氧和硫元素處于同主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子能力減弱，非金屬性減弱，所以穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，
故答案為：弱；氧和硫元素處于同主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子能力減弱；
②3H₂（g）+SO₂（g）?H₂S（g）+2H₂O（g），二氧化硫?yàn)榉磻?yīng)物，圖示壓強(qiáng)一定，隨溫度升高，二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率減小，所以化學(xué)平衡常數(shù)K的變化趨勢(shì)是減小，當(dāng)溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)3H₂（g）+SO₂（g）?H₂S（g）+2H₂O（g）平衡正向移動(dòng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率增大，從圖示可知，同溫度下，P₂的SO₂的轉(zhuǎn)化率增大，所以P₂＞P₁，
故答案為：減�。籔₂＞P₁；當(dāng)溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)3H₂（g）+SO₂（g）?H₂S（g）+2H₂O（g）平衡正向移動(dòng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率增大；
（2）生成的硫化氫氣體中含有水蒸氣，二乙醇胺能吸收H₂S，不吸收水蒸氣，然后在再生塔中加熱分解重新獲得H₂S，主要目的是富集H₂S（獲得高濃度H₂S），
故答案為：富集H₂S（獲得高濃度H₂S）；
（3）1mol H₂S氣體完全燃燒生成固態(tài)硫磺及氣態(tài)水，釋放a kJ能量，2mol H₂S氣體完全燃燒生成固態(tài)硫磺及氣態(tài)水，釋放2akJ能量，放熱，△H＜0，所以其熱化學(xué)方程式為2H₂S（g）+O₂（g）=2S（s）+2H₂O（g）△H=-2akJ/mol，
故答案為：2H₂S（g）+O₂（g）=2S（s）+2H₂O（g）△H=-2akJ/mol；
（4）Na₂SO₃水溶液吸收SO₂生成NaHSO₃，反應(yīng)為Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃，故答案為：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃；
（5）通過電解法可分離NaHSO₃與Na₂SO₃混合物，陽極2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，c（H⁺）增大，H⁺由a室經(jīng)陽離子交換膜進(jìn)入b室，H⁺與SO₃^2-結(jié)合生成HSO₃^-，Na₂SO₃轉(zhuǎn)化為NaHSO₃．陰極2H⁺+2e^-=H₂↑，導(dǎo)致HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-正向移動(dòng)，Na⁺從b室進(jìn)入c室，NaHSO₃轉(zhuǎn)化為Na₂SO₃，實(shí)現(xiàn)Na₂SO₃的循環(huán)利用，
故答案為：陽極2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，c（H⁺）增大，H⁺由a室經(jīng)陽離子交換膜進(jìn)入b室，H⁺與SO₃^2-結(jié)合生成HSO₃^-，Na₂SO₃轉(zhuǎn)化為NaHSO₃．陰極2H⁺-2e^-=H₂↑，導(dǎo)致HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-正向移動(dòng)，Na⁺從b室進(jìn)入c室，NaHSO₃轉(zhuǎn)化為Na₂SO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有關(guān)二氧化硫的性質(zhì)，涉及化學(xué)平衡、反應(yīng)熱的計(jì)算、電解有關(guān)知識(shí)，根據(jù)題干信息結(jié)合有關(guān)知識(shí)解答，題目難度中等．