Question

硫元素的化合物在生產、生活中有著廣泛的應用。
（1）400℃，1.01× Pa下，容積為1．0L的密閉容器中充入0.5molSO₂, (g)和0.3 molO₂ (g)，發生反應2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－198kJ/mol。反應中n(SO₃)和n(O₂)隨時間變化的關系如右圖所示。反應的平衡常數K＝_______；0到10 min內用SO₂表示的平均反應速率_________。根據圖中信息，判斷下列敘述中正確的是_____（填序號）。

A．a點時刻的正反應速率比b點時刻的大

B．c點時刻反應達到平衡狀態

C．d點和e點時刻的c(O2)相同

D．若5 00℃，1.01×105Pa下，反應達到平衡時，n( SO3) 比圖中e點時刻的值大

（2）用NaOH溶液吸收工業廢氣中的SO₂，當吸收液失去吸收能力時，25℃時測得溶液的pH=5.6，溶液中Na^＋,H^＋, HSO₃^－,SO₃^2－離子的濃度由大到小的順序是__________________。
（3）可通過電解法使（2）中的吸收液再生而循環利用（電極均為石墨電極），其工作示意圖如下：

HSO₃^－在陽極室反應的電極反應式為________________________，陰極室的產物_________________。

Answer 1

（共12分）（1）（6分）160 （mol·L^-1）^-1（2分）； 0.04 mol·L^-1·min^-1（2分）；AC（2分）
（2）（2分）c(Na⁺)＞c(HSO₃^-)＞c(H⁺)＞c(SO₃^2-)
（3）（4分）HSO₃^-+H₂O－2e^－＝SO₄^2-+3H⁺（2分）   H₂、NaOH（2分）

解析試題分析：（1）根據圖像可知，反應進行到10min時反應達到平衡狀態，平衡時三氧化硫的物質的量是0.4mol，其濃度是0.4mol/L，則
2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)
起始濃度（mol/L）   0.5      0.3       0
轉化濃度（mol/L）   0.4     0.2        0.4
轉化濃度（mol/L）   0.1     0.1        0.4
所以該反應的平衡常數K＝＝＝160
0到10 min內用SO₂表示的平均反應速率0.4mol/L÷10min＝0.04 mol·L^-1·min^-1。
A、a點時刻反應物的濃度大于b點時刻反應物的濃度，所以a點時刻的正反應速率比b點時刻的大，A正確；
B、c點時刻正逆反應速率不相等，所以反應沒有達到平衡狀態，B不正確；
C、d點和e點時刻的平衡狀態都是相同的，所以c(O₂)相同，C正確；
D、正方應是放熱反應，所以升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以若5 00℃，1.01×10⁵Pa下，反應達到平衡時，n( SO₃) 比圖中e點時刻的值小，D不正確，答案選AC。
（2）當吸收液失去吸收能力時，反應中生成亞硫酸氫鈉。25℃時測得溶液的pH＝5.6，這說明HSO₃^－的電離程度大于HSO₃^－的水解程度，所以溶液中Na^＋,H^＋, HSO₃^－,SO₃^2－離子的濃度由大到小的順序是c(Na⁺)＞c(HSO₃^-)＞c(H⁺)＞c(SO₃^2-)。
（3）電解池陽極失去電子，發生氧化反應。陰極得到電子，發生還原反應。所以HSO₃^－在陽極室反應的電極反應式為HSO₃^-+H₂O－2e^－＝SO₄^2-+3H⁺。陰極是溶液中的氫離子得到電子，生成氫氣，同時破壞陰極周圍水的電離平衡，所以陰極產物是氫氣和氫氧化鈉。
考點：考查電離平衡常數和反應速率的有關計算；平衡狀態以及外界條件對平衡狀態的影響；溶液中離子濃度大小比較以及電化學原理的有關判斷和應用等