Question

【題目】研究含氮和含硫化合物的性質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)中有重要意義。

（1）制備硫酸可以有如下兩種途徑：

2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) △H=-198kJ·mol-1

SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H=-41.8kJ·mol-1

若CO的燃燒熱為283 kJ·mol-1，則1molNO2和1mol CO 反應(yīng)生成CO2和NO的能量變化示意圖中E2= _________kJ·mol-1

（2）鍋爐煙道氣含CO、SO2，可通過如下反應(yīng)回收硫：2CO(g)+SO2(g)S(I)+2CO2(g)。某溫度下在2L恒容密閉容器中通入2 molSO2和一定量的CO發(fā)生反應(yīng)，5min后達(dá)到平衡，生成1molCO2。其他條件不變時SO2的平衡轉(zhuǎn)化率反應(yīng)溫度的變化如圖A，請解釋其原因：_________

②第8分鐘時，保持其他條件不變，將容器體積迅速壓縮至1L，在10分鐘時達(dá)到平衡，CO的物質(zhì)的量變化了1mol。請在圖B中畫出SO2濃度從6~11分鐘的變化曲線。

（3）己知某溫度下，H2SO3的電離常數(shù)為K1≈l.5×10-2， K2≈1.0×10-7，用NaOH溶液吸收SO2，當(dāng)溶液中HSO3-, SO32-離子相等時，溶液的pH值約為_________

（4）連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）具有強還原性，廢水處理時可在弱酸性條件下加入亞硫酸氫鈉電解產(chǎn)生連二亞硫酸根，進(jìn)而將廢水中的HNO2還原成無害氣體排放，連二亞硫酸根氧化為原料循環(huán)電解。產(chǎn)生連二亞硫酸根的電極反應(yīng)式為_________，連二亞硫酸根與HNO2反應(yīng)的離子方程式_________。

Answer 1

【答案】 359.8kJ·mol-1 正反應(yīng)放熱，溫度升高平衡逆向移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率降低。溫度高于445℃后硫變成氣態(tài)，正反應(yīng)吸熱，溫度升高平衡正向移動， SO2平衡轉(zhuǎn)化率增加。 7 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 3S2O42-+2HNO2+2H2O =6HSO3-+N2 ↑

【解析】（1）已知：① 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) △H1=-198kJ·mol-1，②SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H2=-41.8kJ·mol-1，③CO(g) +O2(g) =CO2(g) △H3=-213kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律可知，由②+③-①× 可得NO2(g) +CO(g) =CO2(g) +NO(g) ，即△H= （-41.8kJ·mol-1）+（-213kJ·mol-1）-（-198kJ·mol-1）×=-155.8kJ·mol-1，則E2=E1-△H=（134kJ·mol-1）-（-225.8kJ·mol-1）=359.8kJ·mol-1 ；

（2）①由圖示可知SO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化是先降低，但當(dāng)溫度達(dá)到后445℃，再升溫，轉(zhuǎn)化率反應(yīng)而升高，出現(xiàn)此現(xiàn)象的可能原因是：正反應(yīng)放熱，溫度升高平衡逆向移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率降低。溫度高于445℃后硫變成氣態(tài)，正反應(yīng)吸熱，溫度升高平衡正向移動， SO2平衡轉(zhuǎn)化率增加；

②某溫度下在2L恒容密閉容器中發(fā)生2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)，通入2 molSO2和一定量的CO發(fā)生反應(yīng)，5min后達(dá)到平衡，生成1molCO2，此時SO2的物質(zhì)的量為1.5mol，濃度為0.75mol/L；第8分鐘時，保持其他條件不變，將容器體積迅速壓縮至1L，此時SO2的濃度為1.5mol/L，此時平衡會正向進(jìn)行，10分鐘時達(dá)到平衡，CO的物質(zhì)的量變化了1mol。SO2變化0.5mol，重新平衡時SO2的濃度為=1mol/L，可得SO2濃度從6~11分鐘的變化曲線為；

（3）根據(jù)HSO3-SO32-+H+平衡常數(shù)K==1.0×10-7，此時HSO3-, SO32-離子相等，則c(H+)=1.0×10-7mol/L，溶液的pH=7；

（4）亞硫酸氫鈉電解產(chǎn)生連二亞硫酸根發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)在電解池的陰極進(jìn)行，電極反應(yīng)為2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；連二亞硫酸根與HNO2反應(yīng)生成無毒氣體為氮氣，則HNO2發(fā)生還原反應(yīng)，連二亞硫酸根發(fā)生氧化反應(yīng)生成HSO3-，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3S2O42-+2HNO2+2H2O =6HSO3-+N2↑。