Question

【題目】“霧霾”成為人們越來越關(guān)心的環(huán)境問題．霧霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物等污染性物質(zhì)．請回答下列問題：

（1）某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將得到的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，其中陰陽膜組合電解裝置如圖所示，電極材料為石墨．

①a表示____離子交換膜（填“陰”或“陽”）．A﹣E分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品．其中C為硫酸，則A表示______．E表示_______．

②陽極的電極反應(yīng)式為___________________________________．

(2)Na2SO3溶液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32﹣):n(HSO3﹣)變化關(guān)系如下表:

n(SO3﹣):n(HSO3﹣)	99：1	1：1	1：99
pH	8.2	7.2	6.2

①Na2SO3溶液顯______性，理由（請用離子方程式表示）_______________________

②當(dāng)吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是(選填字母): ____

a．c（Na＋）=2c（SO32-）＋c（HSO3－），

b．c（Na＋）> c（HSO3－）> c（SO32-）>c（H＋）=c（OH－）

c．c（Na＋）+c（H＋）= c（SO32-）+ c（HSO3－）+c（OH－）

（3）SO2經(jīng)過凈化后與空氣混合進(jìn)行催化氧化可制取硫酸，其中SO2發(fā)生催化氧化的反應(yīng)為：2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）．若在T1℃、0.1MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2（其中n（SO2）：n（O2）=2：1），測得容器內(nèi)總壓強(qiáng)與反應(yīng)時間如圖所示．

①圖中A點(diǎn)時，SO2的轉(zhuǎn)化率為________．

②在其他條件不變的情況下，測得T2℃時壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示，C點(diǎn)的正反應(yīng)速率vc（正）與A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率vA （逆）的大小關(guān)系為vc（正）_____vA （逆）（填“＞”、“＜”或“=”）

③圖中B點(diǎn)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)kp=__________（用平衡分壓代替平衡濃度計算．分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）．

Answer 1

【答案】 陽 NaOH溶液 氫氣 SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣ 堿性 SO32-＋H2O HSO3－+OH－ ab 45% ＞ 24300（MPa）-1

【解析】（1）試題分析：由圖并結(jié)合題中信息可知，電極材料為石墨、陰陽膜組合電解Na2SO3溶液時，右室為陽極室，陽極室有硫酸生成，故陽極上發(fā)生SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣，溶液變?yōu)樗嵝裕蛔笫覟殛帢O實(shí)驗(yàn)室，陰極上發(fā)生2H++2e﹣=H2↑，水電離的氫離子放電，溶液變?yōu)閴A性，鈉離子需要向陰移動、SO32﹣需要向陽極移動，所以a為陽離子交換膜、b為陰離子交換膜。①a表示陽離子交換膜．A﹣E分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品．其中C為硫酸，則A表示NaOH溶液．E表示氫氣．②陽極的電極反應(yīng)式為SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣．

(2)試題分析：由表中信息可知，當(dāng)溶液中SO3﹣含量較多時，溶液顯堿性，當(dāng)HSO3﹣含量較多時，溶液顯酸性，故的電離程度大于其水解程度。①Na2SO3溶液顯堿性，因?yàn)樗�解使溶液呈堿性，其離子方程式為SO32-＋H2O HSO3－+OH－；②由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)n(SO3﹣)=n(HSO3﹣)時，pH=7.2，因此，當(dāng)吸收液呈中性時，c（Na＋）> c（HSO3－）> c（SO32-）>c（H＋）=c（OH－），由電荷守恒可知，c（Na＋）=2c（SO32-）＋c（HSO3－）。所以，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是ab 。

（3）試題分析： SO2發(fā)生催化氧化的反應(yīng)為2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）．若在T1℃、0.1MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2（其中n（SO2）：n（O2）=2：1），假設(shè)n（SO2）=2x mol、n（O2）=x mol，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率為（反應(yīng)物按化學(xué)計量數(shù)之比投料時，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同），則SO2、O2、SO3的變化量分別為2x mol、x mol、、2x mol，SO2、O2、SO3的平衡量分別為2x mol、x mol、2x mol。在反應(yīng)前后壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，所以，A點(diǎn)有，解之得，.

①圖中A點(diǎn)時，SO2的轉(zhuǎn)化率為45%．

②在其他條件不變的情況下，測得T2℃時壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示，由圖像可知，在T2℃反應(yīng)到達(dá)平衡所用的時間較少，故T1＜T2，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，C點(diǎn)為T2℃平衡狀態(tài)、A點(diǎn)為T1℃正在向正反應(yīng)方向進(jìn)行的非平衡狀態(tài)，所以，C點(diǎn)的正反應(yīng)速率vc（正）與A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率vA（逆）的大小關(guān)系為vc（正）＞vA （逆）。

③由圖中信息可知，B點(diǎn)的總圧為0.07MPa，則，解之得，

則SO2、O2、SO3的平衡量分別為0.2x mol、0.1x mol、1.8x mol，SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為、、，SO2、O2、SO3的平衡分壓分別為、、，所以該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)kp=24300（MPa）-1．