Question

【題目】霧霾天氣給人們的出行帶來了極大的不便，因此研究NO2、SO2等大氣污染物的處理具有重要意義。

(1)某溫度下，已知：

①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1=-196.6kJ/mol

②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H2

③NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H3=-41.8kJ/mol

則△H2= _____________。

(2)按投料比2:1把SO2和O2加入到一密閉容器中發生反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ，測得平衡時SO2的轉化率與溫度T、壓強p的關系如圖甲所示：

①A、B兩點對應的平衡常數大小關系為KA __________（填“＞”“＜”或“=”，下同）KB；溫度為T,時D點vD正與vD逆的大小關系為vD正 _____________vD逆；

②T1溫度下平衡常數Kp=______________ kPa-1（Kp為以分壓表示的平衡常數，結果保留分數形式）。

(3)恒溫恒容下，對于反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，測得平衡時SO3的體積分數與起始的關系如圖乙所示，則當=1.5達到平衡狀態時，SO2的體積分數是圖乙中D、E、F三點中的____________點。A、B兩點SO2轉化率的大小關系為aA ___（填“＞”“＜”或“=”）aB。

(4)工業上脫硫脫硝還可采用電化學法，其中的一種方法是內電池模式（直接法），煙氣中的組分直接在電池液中被吸收及在電極反應中被轉化，采用內電池模式將SO2吸收在電池液中，并在電極反應中氧化為硫酸，在此反應過程中可得到質量分數為40%的硫酸。寫出通入SO2電極的反應式：____________；若40%的硫酸溶液吸收氨氣獲得(NH4)2SO4的稀溶液，測得常溫下，該溶液的pH=5，則___________（計算結果保留一位小數，已知該溫度下NH3·H2O的Kb=1.7×10-5）；若將該溶液蒸發掉一部分水后恢復室溫，則的值將_____（填“變大”“不變”或“變小”）。

Answer 1

【答案】-113.0kJ·mol－1 ＞ ＜ D ＞ SO2-2e－+2H2O=SO42－+4H+ 5.9×10-5 變小

【解析】

（1）由蓋斯定律可得②=①-2×③計算；

（2）根據影響平衡常數和速率的因素解析；列三段式計算；

（3）根據投料對反應的影響分析；

（4）負極失電子，再結合溶液的環境完成電極反應；結合Kw和Kb進行計算。

(1)由蓋斯定律可得②=①-2×③，所以△H2=△H1－2△H3=-196.6kJ·mol－1-2×(-41.8kJ·mol－1)=-113.0kJ·mol－1。

(2)①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應放熱，壓強一定時，溫度越低，SO2的轉化率越大，所以T1＜T2，該反應的平衡常數K隨溫度升高而降低，所以KA＞KB；溫度為T1時D點SO2的轉化率大于平衡轉化率，所以反應需要逆向移動達到平衡，即v正＜v逆。

②選取C點計算T1溫度下的Kp值，設SO2的起始加入量為2mol：

SO2%=，O2%=，SO3%=。由于分壓=總壓×物質的量分數，所以C平衡點各物質的分壓分別為p(SO2)=pc，p(O2)=pc，P(SO3)=pc，Kp=kPa-1。

（3）當反應物的投料比等于方程式的系數比即=2時，SO3的平衡體積分數最大，所以當投料比=1.5達到平衡狀態時，SO3的體積分數是在投料比=1時SO3的平衡體積分數的基礎上繼續增大，所以應該是D點，由于從A到B只增加了SO2的量，所以SO2轉化率的大小為aA＞aB。

(4)因為SO2在電池中被氧化成硫酸，所以SO2應該從負極通入，負極失電子，再結合溶液的環境完成電極反應：SO2-2e－+2H2O=SO42-+4H+。=5.9×10-5，設(NH4)2SO4溶液的濃度為c，NH4+的水解程度為a，則，蒸發掉一部分水后恢復室溫，溶液濃度增大，水解程度減小，(1-a)增大，比值變小。