Question

【題目】脫除工業(yè)尾氣中的二氧化硫氣體對物質(zhì)的充分利用和環(huán)境保護(hù)有重要意義。

(1)某溫度下，二氧化硫溶于水后所得溶液中H2SO3、HSO3-和SO32-占三種粒子總數(shù)的比例隨pH 的變化如圖所示。則在pH 為3時(shí)，溶液中H2SO3、HSO3-和SO32-的濃度最大的為_____。該溫度下H2SO3 的電離平衡常數(shù)Ka1=_________。

(2)利用尿素[CO(NH2)2]水解的溶液可以吸收空氣中含有的SO2。已知尿素水解放熱，常溫下水解反應(yīng)較慢，水解的反應(yīng)方程式如下:CO(NH2)2+H2OH2NCOONH4 (氨基甲酸銨)。

①當(dāng)該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，下列措施中有利于提高尿素水解程度的是____(填字母)。

a.升高反應(yīng)溫度 b.延長反應(yīng)時(shí)間

c.增大尿素的濃度 d.向裝置中充入SO2和空氣混合物

②氨基甲酸銨會(huì)與空氣中的SO2和O2反應(yīng):2 H2NCOONH4 (aq)+2SO2(g)+2O2(g)+H2O2(NH4)2SO4(aq )+2CO2(g)，判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是_______(填字母)。

a.SO2和CO2濃度相等 b. SO2百分含量保持不變

c.容器中氣體的壓強(qiáng)不變 d.CO2的生成速率與SO2的消耗速率相等

③尿素溶液吸收SO2的吸收率隨溶液的pH變化如圖所示。尿素溶液吸收空氣中的SO2后溶液的pH 會(huì)降低，為提高SO2 的吸收率和充分回收產(chǎn)物，應(yīng)控制溶液pH 為_____。

(3)工業(yè)上也常用氨水吸收SO2 。25℃時(shí)將SO2通入氨水中，當(dāng)產(chǎn)物恰好為NH4HSO3時(shí)，溶液為_____ (填酸性、中性或堿性)。當(dāng)c(OH-)降至1.0×10-7mol/L時(shí)，溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=__________。己知25℃，NH3·H2O 的Kb=1.8×10-5，H2SO3的Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8。

Answer 1

【答案】 HSO3- 10-1.87 d bc 6 酸性 0.62

【解析】(1)二氧化硫溶于水，與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸以一級電離為主，隨著溶液pH的增大，c(H2SO3)逐漸減小，c(HSO3-)逐漸增大，到一定程度后c(HSO3-)達(dá)到最大，隨后將逐漸減小，c(SO32-)逐漸增大，根據(jù)圖像，pH為3時(shí)，濃度最大的是HSO3-，在pH為1.87時(shí)，c(H2SO3)=c(HSO3-)，該溫度下H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka1== c(H+)=10-1.87，故答案為：HSO3-；10-1.87；

(2)①a.升高反應(yīng)溫度，平衡逆向移動(dòng)，不利于提高尿素水解程度，錯(cuò)誤；b.延長反應(yīng)時(shí)間，平衡不移動(dòng)，不能提高尿素水解程度，錯(cuò)誤；c.增大尿素的濃度，平衡正向移動(dòng)，但尿素水解程度減小，錯(cuò)誤；d.向裝置中充入SO2和空氣混合物，H2NCOONH4濃度減小，平衡正向移動(dòng)，有利于提高尿素水解程度，正確；故選d；

②a.平衡時(shí)SO2和CO2濃度不一定相等，錯(cuò)誤；b. SO2百分含量保持不變，說明達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；c.反應(yīng)恰好氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說明達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；d.CO2的生成速率與SO2的消耗速率相等都是正反應(yīng)速率，不能判斷是否達(dá)到了平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；故選bc；

③根據(jù)圖像，在pH=6左右時(shí)，SO2的吸收率達(dá)到了很高的程度，應(yīng)控制溶液pH為6，故答案為：6；

(3) 25℃，NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，H2SO3的Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8。NH4+的水解常數(shù)==×10-9，HSO3-的電離常數(shù)=6.2×10-8，因此以HSO3-的電離為主，溶液顯酸性；當(dāng)c(OH-)降至1.0×10-7mol/L時(shí)，溶液中的====0.62，故答案為：酸性；0.62。