Question

【題目】一定條件下，通過(guò)下列反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收：2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) ΔH

（1）已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566kJmol-1；S(l)+O2(g)=SO2(g) ΔH2=-296 kJmol-1，則反應(yīng)熱ΔH=___kJmol-1。

（2）其他條件相同、催化劑不同時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖a所示。260℃時(shí)___(填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”)作催化劑反應(yīng)速率最快。Fe2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，不考慮價(jià)格因素，選擇Fe2O3的主要優(yōu)點(diǎn)是___。

（3）科研小組在380℃、Fe2O3作催化劑時(shí)，研究了不同投料比[n(CO)：n(SO2)]對(duì)SO2轉(zhuǎn)化率的影響，結(jié)果如圖b所示。請(qǐng)分析當(dāng)n(CO)：n(SO2)=1：1時(shí)，SO2轉(zhuǎn)化率接近50%的原因___。

（4）工業(yè)上還可用Na2SO3溶液吸收煙氣中的SO2：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3。某溫度下用1.0molL-1Na2SO3溶液吸收純凈的SO2，當(dāng)溶液中c(SO32-)降至0.2molL-1時(shí)，吸收能力顯著下降，應(yīng)更換吸收劑。此時(shí)溶液中c(HSO3-)約為___molL-1，溶液的pH=___。(已知該溫度下亞硫酸的平衡常數(shù)Ka1=1.75×10-2，Ka2=1.25×10-7)

（5）用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫，將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽(yáng)離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示。請(qǐng)寫(xiě)出該電解過(guò)程中，陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)的方程式：___。

Answer 1

【答案】-270 Cr2O3 Fe2O3作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源 有圖a和圖b可知，當(dāng)CO量足夠時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率可以接近100%，但是當(dāng)n(CO)：n(SO2)=1：1，SO2的轉(zhuǎn)化率最大只能達(dá)到50%，因此平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率接近50% 1.6 6 2H++2e-= H2↑

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；

（2）根據(jù)圖示內(nèi)容對(duì)比260℃時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率來(lái)尋找反應(yīng)速率最快，根據(jù)催化劑和二氧化硫轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系來(lái)判斷Fe2O3作催化劑的優(yōu)點(diǎn)；

（3）n（CO）：n（SO2）=2：1時(shí)反應(yīng)速率介于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之間，壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響來(lái)回答即可；

（4）①根據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合物質(zhì)的量之間的關(guān)系來(lái)計(jì)算；

②根據(jù)SO32-+H+HSO3-平衡常數(shù)K來(lái)計(jì)算即可。

（1）已知①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H1=-566kJmol-1；②（l）+O2（g）=SO2（g）△H2=-296kJmol-1；反應(yīng)2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)可以是①-②所得，所以該反應(yīng)的焓變△H=-566kJmol-1-（-296kJmol-1）=-270kJmol-1；

故答案為：-270；

（2）根據(jù)圖示內(nèi)容，對(duì)比260℃時(shí)不同催化劑作用下SO2的轉(zhuǎn)化率，可以看出Cr2O3作催化劑時(shí)，反應(yīng)速率最快，Fe2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，但是Fe2O3作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源；

故答案為：Cr2O3；Fe2O3作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源；

（3）n（CO）：n（SO2）=2：1時(shí)反應(yīng)速率介于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之間，反應(yīng)速率介于二者之間，且二氧化硫的轉(zhuǎn)化率和n（CO）：n（SO2）=3：1是相等的，即；

故答案為：；

（4）①當(dāng)溶液中c（SO32-）的濃度降至0.2molL-1時(shí)，亞硫酸氫鈉的生成濃度是1.6mol/L；

故答案為：1.6；

②根據(jù)SO32-+H+HSO3-平衡常數(shù)K= ，所以c（H+）==106mol/L，即此時(shí)溶液的pH=6；

故答案為：6；

故答案為：；6；

由題意得，陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)的方程式：2H++2e-= H2↑；

故答案為：2H++2e-= H2↑。

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