Question

【題目】【加試題】(10分)碳、硫和氮元素及其化合物的處理是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題。

（1）CO可轉(zhuǎn)化成二甲醚，原理為：2CO(g) + 4H2(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)，已知一定條件下，該反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比[n(H2)/n(CO)]的變化曲線(xiàn)如圖1

若溫度升高，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K將 （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）SO2的水溶液呈酸性，某溫度下，0.02 molL﹣1亞硫酸水溶液的pH等于2，若忽略亞硫酸的二級(jí)電離和H2O的電離，則該溫度下亞硫酸的一級(jí)電離常數(shù)Ka1＝ 。

（3）已知：反應(yīng)1：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H1；

反應(yīng)2：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H2；

反應(yīng)3：SO2(g) + NO2(g) SO3(g) + NO(g) △H3；

若△H1＜△H2＜0，則反應(yīng)3屬于 （填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

（4）若用少量NaOH溶液吸收SO2氣體，對(duì)產(chǎn)物NaHSO3進(jìn)一步電解可制得硫酸，電解原理示意圖如圖2。電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 。

（5）在恒溫密閉容器中通入SO2和NO2各1mol發(fā)生反應(yīng)3：SO2(g) + NO2(g) SO3(g) + NO(g)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，維持溫度和容積不變，10min時(shí)再通入各1mol的SO2和NO2的混合氣體，20min時(shí)再次平衡。兩次平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率α1 α2（填“＞”、“＜”、“＝”）；請(qǐng)?jiān)趫D3畫(huà)出正反應(yīng)速率v正在10至30min間隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。

Answer 1

【答案】（1）減小(1分) （2）0.01(2分)

（3）放熱(1分) （4）HSO3﹣+H2O﹣2e﹣=SO42﹣+3H+(2分)

（5）＝(2分) (2分)

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)圖1可以看出，對(duì)于反應(yīng)2CO(g) + 4H2(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)，在相同投料比[n（H2）/n（CO）]時(shí)，溫度升高，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，即升高溫度，平衡左移，平衡常數(shù)減小。

（2）由于0.02molL-1亞硫酸水溶液的pH等于2，即溶液中的氫離子濃度為0.01mol/L，而c（HSO3-）=c（H+），列三段式：H2SO3 HSO3- + H+

初始濃度mol/L 0.02 0 0

轉(zhuǎn)化濃度mol/L 0.01 0.01 0.01

平衡濃度mol/L 0.01 0.01 0.01

電離平衡常數(shù)Ka1=0.01mol/L×0.01mol/L÷0.01mol/L=0.01。

（3）已知反應(yīng)1：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H1；；反應(yīng)2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H2，根據(jù)蓋斯定律，將①/2-②/2可得目標(biāo)反應(yīng):SO2(g)+NO2（g）SO3（g）+NO（g），則△H3=（△H1-△H2）÷2，由于△H1＜△H2＜0，△H3=（△H1-△H2）÷2＜0，此反應(yīng)放熱。

（4）電解池中陽(yáng)極和電源正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解NaHSO3溶液可制得硫酸，硫的化合價(jià)升高，所以陽(yáng)極是HSO3-失去電子被氧化生成SO42-，陽(yáng)極電極反應(yīng)式是HSO3﹣+H2O﹣2e﹣=SO42﹣+3H+。

（5）在恒溫密閉容器中通入SO2和NO2各1mol發(fā)生反應(yīng)3：SO2(g) + NO2(g) SO3(g) + NO(g) △H3，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，維持溫度和容積不變，10min時(shí)再通入各1mol的SO2和NO2的混合氣體，而由于SO2（g）+NO2(g)SO3（g）+NO（g）是氣體的物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，平衡不移動(dòng)，則兩次平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率α1=α2；由于10min時(shí)再通入各1mol的SO2和NO2，反應(yīng)物的濃度立即增大，則正反應(yīng)速率v正立即增大，后逐漸減小，最后20min達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率v正在10至30min間隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖為。