Question

下表是工業(yè)上除去燃煤煙氣中二氧化硫的3種方法．

方法1	用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為（NH4）2SO3，再氧化成（NH4）2SO4
方法2	用活性炭吸附法處理SO2
方法3	用Na2SO4溶液吸收SO2，再進(jìn)行電解得到S單質(zhì)

（1）方法1中，氨水吸收燃煤煙氣中SO₂的化學(xué)反應(yīng)為：2NH₃?H₂O+SO₂═（NH₄）₂SO₃+H₂O
下列措施一定能提高除去燃煤煙氣中SO₂速率的是

 

（填字母）．
a．增大氨水濃度    b．升高反應(yīng)溫度    c．氨水以霧狀與煙氣混合接觸
（2）方法2中，當(dāng)含SO₂的廢氣與O₂被活性炭吸附時，發(fā)生反應(yīng)：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜O
為研究此反應(yīng)，將SO₂和O₂放入容積固定的密閉容器中，一定條件下反應(yīng)物濃度隨時間變化如下表：

t（min） 濃度（mol?L-1）	0min	1min	2min	3min	4min	5min	6min
c（SO2）	0.054	0.034	0.018	0.010	0.008	0.006	0.006
c（O2）	0.032	0.022	0.014	0.010	0.009	0.008	0.008

①反應(yīng)2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（SO₃）=

 

；該條件下，此反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K的值為

 

．
②上述條件（稱為條件A）下，SO₂的濃度隨時間變化的曲線，如圖1曲線所示．與條件A相比，條件B僅降低溫度，條件C僅改用高效催化劑，請在圖1中分別繪出條件B、條件C時，SO₂濃度隨時間變化的兩條曲線．
（3）方法3中，用惰性電極電解的裝置如圖2．電解總反應(yīng)為：H₂SO₃

通電  .

O₂↑+S↓+H₂O
 ①該電解池陽極的電極反應(yīng)式為

 

，硫單質(zhì)將在

 

得到（填“陰極”或“陽極”）．
②若電解效率=實際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量×100%，當(dāng)電解吸收了池外電路通過2.00×10^-2mol的電子時，收集到硫單質(zhì)0.144g，則電解效率為

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析判斷；
（2）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的概念分析計算得到；
②條件B僅降低溫度，反應(yīng)速率減小，達(dá)到平衡所需時間增長，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降溫平衡正向進(jìn)行，二氧化硫的濃度小于A狀態(tài)時的二氧化硫濃度，條件C僅改用高效催化劑，加快反應(yīng)速率，達(dá)到平衡所需時間減小，但不改變平衡，和A達(dá)到相同平衡狀態(tài)，二氧化硫濃度相同；據(jù)此畫出對應(yīng)圖象；
（3）①依據(jù)電池反應(yīng)陽極上是氫氧根離子失電子生成氧氣的反應(yīng)，亞硫酸在陰極被還原為硫單質(zhì)；
②依據(jù)電子守恒結(jié)合化學(xué)方程式計算理論值，依據(jù)電解效率=實際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量×100%計算得到．

解答：解：（1）一定能提高除去燃煤煙氣中SO₂速率的是
a．增大氨水濃度，會吸收更多的二氧化硫，提高除去速率，故a符合；
b．升高反應(yīng)溫度，生成亞硫酸銨會分解，減小二氧化硫的除去速率，故b不符合；
c．氨水以霧狀與煙氣混合接觸，增大接觸面積使反應(yīng)更充分，故c符合；
故答案為：ac；
（2）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)可知，
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L） 0.054    0.032     0
變化量（mol/L） 0.036    0.018     0.036
2min（mol/L）  0.018     0.014    0.036
反應(yīng)2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（SO₃）=

0.036mol/L

2min

=0.018mol/L?min；
                2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L） 0.054    0.032      0
變化量（mol/L） 0.048    0.024     0.048
平衡量（mol/L） 0.006    0.008     0.048
平衡常數(shù)K=

0.0482

0.0062×0.008

=8000；
故答案為：0.018mol?L^-1?min；8000；
②條件B僅降低溫度，反應(yīng)速率減小，達(dá)到平衡所需時間增長，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降溫平衡正向進(jìn)行，二氧化硫的濃度小于A狀態(tài)時的二氧化硫濃度，條件C僅改用高效催化劑，加快反應(yīng)速率，達(dá)到平衡所需時間減小，但不改變平衡，和A達(dá)到相同平衡狀態(tài)，二氧化硫濃度相同，畫出的圖象為，
故答案為：；
（3）①電池反應(yīng)陽極上是氫氧根離子失電子生成氧氣的反應(yīng)，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，亞硫酸在陰極被還原為硫單質(zhì)陰極，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；陰極；
②當(dāng)電解吸收了池外電路通過2.00×10^-2mol的電子時，依據(jù)化學(xué)方程式H₂SO₃

通電  .

O₂↑+S↓+H₂O，通過4mol電子生成單質(zhì)硫1mol，通過2.00×10^-2mol的電子時，生成硫單質(zhì)0.005mol，硫單質(zhì)質(zhì)量=0.005mol×32g/mol=0.16g，
依據(jù)收集到硫單質(zhì)0.144g，電解效率=

0.144g

0.16g

×100%=90%，
故答案為：90%．

點評：本題考查了電解原理的分析應(yīng)用，化學(xué)平衡影響因素的分析判斷，化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的概念計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．