Question

【題目】霧霾天氣給人們的出行帶來了極大的不便，因此研究NO2、SO2等大氣污染物的處理具有重要意義。

(1)某溫度下，已知：

①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1=-196.6kJ/mol

②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H2

③NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H3=-41.8kJ/mol

則△H2= _____________。

(2)按投料比2:1把SO2和O2加入到一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ，測得平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率與溫度T、壓強(qiáng)p的關(guān)系如圖甲所示：

①A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KA __________（填“＞”“＜”或“=”，下同）KB；溫度為T,時(shí)D點(diǎn)vD正與vD逆的大小關(guān)系為vD正 _____________vD逆；

②T1溫度下平衡常數(shù)Kp=______________ kPa-1（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，結(jié)果保留分?jǐn)?shù)形式）。

(3)恒溫恒容下，對(duì)于反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，測得平衡時(shí)SO3的體積分?jǐn)?shù)與起始的關(guān)系如圖乙所示，則當(dāng)=1.5達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，SO2的體積分?jǐn)?shù)是圖乙中D、E、F三點(diǎn)中的____________點(diǎn)。A、B兩點(diǎn)SO2轉(zhuǎn)化率的大小關(guān)系為aA ___（填“＞”“＜”或“=”）aB。

(4)工業(yè)上脫硫脫硝還可采用電化學(xué)法，其中的一種方法是內(nèi)電池模式（直接法），煙氣中的組分直接在電池液中被吸收及在電極反應(yīng)中被轉(zhuǎn)化，采用內(nèi)電池模式將SO2吸收在電池液中，并在電極反應(yīng)中氧化為硫酸，在此反應(yīng)過程中可得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的硫酸。寫出通入SO2電極的反應(yīng)式：____________；若40%的硫酸溶液吸收氨氣獲得(NH4)2SO4的稀溶液，測得常溫下，該溶液的pH=5，則___________（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)，已知該溫度下NH3·H2O的Kb=1.7×10-5）；若將該溶液蒸發(fā)掉一部分水后恢復(fù)室溫，則的值將_____（填“變大”“不變”或“變小”）。

Answer 1

【答案】-113.0kJ·mol－1 ＞ ＜ D ＞ SO2-2e－+2H2O=SO42－+4H+ 5.9×10-5 變小

【解析】

（1）由蓋斯定律可得②=①-2×③計(jì)算；

（2）根據(jù)影響平衡常數(shù)和速率的因素解析；列三段式計(jì)算；

（3）根據(jù)投料對(duì)反應(yīng)的影響分析；

（4）負(fù)極失電子，再結(jié)合溶液的環(huán)境完成電極反應(yīng)；結(jié)合Kw和Kb進(jìn)行計(jì)算。

(1)由蓋斯定律可得②=①-2×③，所以△H2=△H1－2△H3=-196.6kJ·mol－1-2×(-41.8kJ·mol－1)=-113.0kJ·mol－1。

(2)①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應(yīng)放熱，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越低，SO2的轉(zhuǎn)化率越大，所以T1＜T2，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度升高而降低，所以KA＞KB；溫度為T1時(shí)D點(diǎn)SO2的轉(zhuǎn)化率大于平衡轉(zhuǎn)化率，所以反應(yīng)需要逆向移動(dòng)達(dá)到平衡，即v正＜v逆。

②選取C點(diǎn)計(jì)算T1溫度下的Kp值，設(shè)SO2的起始加入量為2mol：

SO2%=，O2%=，SO3%=。由于分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，所以C平衡點(diǎn)各物質(zhì)的分壓分別為p(SO2)=pc，p(O2)=pc，P(SO3)=pc，Kp=kPa-1。

（3）當(dāng)反應(yīng)物的投料比等于方程式的系數(shù)比即=2時(shí)，SO3的平衡體積分?jǐn)?shù)最大，所以當(dāng)投料比=1.5達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，SO3的體積分?jǐn)?shù)是在投料比=1時(shí)SO3的平衡體積分?jǐn)?shù)的基礎(chǔ)上繼續(xù)增大，所以應(yīng)該是D點(diǎn)，由于從A到B只增加了SO2的量，所以SO2轉(zhuǎn)化率的大小為aA＞aB。

(4)因?yàn)?/span>SO2在電池中被氧化成硫酸，所以SO2應(yīng)該從負(fù)極通入，負(fù)極失電子，再結(jié)合溶液的環(huán)境完成電極反應(yīng)：SO2-2e－+2H2O=SO42-+4H+。=5.9×10-5，設(shè)(NH4)2SO4溶液的濃度為c，NH4+的水解程度為a，則，蒸發(fā)掉一部分水后恢復(fù)室溫，溶液濃度增大，水解程度減小，(1-a)增大，比值變小。