Question

【題目】直接排放含SO2的煙氣會(huì)形成酸雨，危害環(huán)境。工業(yè)上常采用催化還原法和堿吸收法處理SO2氣體。

（1）下圖所示：1mol CH4完全燃燒生成氣態(tài)水的能量變化和1mol S(g)燃燒的能量變化。

在催化劑作用下，CH4可以還原SO2生成單質(zhì)S(g)、H2O(g)和CO2，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式________________________________________________________。

（2）焦炭催化還原二氧化硫的化學(xué)方程式為2C(s)+2SO2(g) S2(g)+2CO2(g)。一定壓強(qiáng)下，向1L密閉容器中充入足量的焦炭和1molSO2發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得SO2的生成速率與S2(g)的生成速率隨溫度變化的關(guān)系如圖所示：

①A、B、C、D四點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)中，達(dá)到平衡狀態(tài)的有_____________(填字母)。

②該反應(yīng)的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。

③下列措施能夠增大SO2平衡轉(zhuǎn)化率的是______________。

A．降低溫度 B．增加C的量 C．減小容器體積 D．添加高效催化劑

（3）用氨水吸收SO2。25℃時(shí)，將含SO2的煙氣通入一定濃度的氨水中，當(dāng)溶液顯中性時(shí)，溶液中的=_____________。(已知25℃，Ka1(H2SO3)=1.3×10-2，Ka2(H2SO3)=6.2×10-8 )

（4）當(dāng)吸收液失去吸收能力后通入O2可得到NH4HSO4溶液，用如圖所示裝置電解所得NH4HSO4溶液可制得強(qiáng)氧化劑(NH4)2S2O8，請(qǐng)寫(xiě)出電解NH4HSO4溶液的化學(xué)方程式_______________。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=+352 kJ·mol-1 C < A 0.62 2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑

【解析】

（1）根據(jù)圖像信息結(jié)合蓋斯定律進(jìn)行推算；

(2) ①達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此進(jìn)行判斷；

②從圖像可出，升高溫度，SO2的生成速率增加較快，反應(yīng)逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0；

③A、針對(duì)于可逆反應(yīng)2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)，△H<0；降低溫度，平衡右移，SO2平衡轉(zhuǎn)化率增大；

B、C為純固體，改變其用量，速率不變，平衡不移動(dòng)，SO2平衡轉(zhuǎn)化率不變；

C、減小容器體積，增大壓強(qiáng)，平衡左移，SO2平衡轉(zhuǎn)化率減小；

D、添加高效催化劑，只能加快反應(yīng)速率，平衡不動(dòng)，SO2平衡轉(zhuǎn)化率不變；

(3)根據(jù)電離平衡常數(shù)的公式進(jìn)行計(jì)算，Ka2(H2SO3)=，=；

(4) NH4HSO4中硫元素為+6價(jià)，(NH4)2S2O8中硫元素為+7價(jià)，陽(yáng)極SO42-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成S2O82-，陰極H+得到電子被還原為氫氣。

（1）根據(jù)圖像可知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=Ea1-Ea2=126kJ/mol-928kJ/mol=-802kJ/mol；②S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-577 kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律可知①－②×2即得到CH4和SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(g)△H=+352 kJ/mol；正確答案：CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(g) △H=+352 kJ/mol。

(2) ①達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；因此A點(diǎn)時(shí)，SO2的生成速率與S2(g)的生成速率相等，不符合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)；B點(diǎn)時(shí)SO2的生成速率與S2(g)的生成速率不相等，但不符合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)；C點(diǎn)SO2的生成速率與S2(g)的生成速率之比為2:1，符合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，達(dá)到平衡狀態(tài)；D點(diǎn)時(shí)，SO2的生成速率與S2(g)的生成速率不是2倍關(guān)系，不符合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)；答案選C；

②從圖像可出，升高溫度，SO2的生成速率增加較快，反應(yīng)逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0；

③A、針對(duì)于可逆反應(yīng)2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)，△H<0；降低溫度，平衡右移，SO2平衡轉(zhuǎn)化率增大，選項(xiàng)A正確；

B、C為純固體，改變其用量，速率不變，平衡不移動(dòng)，SO2平衡轉(zhuǎn)化率不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C、減小容器體積，增大壓強(qiáng)，平衡左移，SO2平衡轉(zhuǎn)化率減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D、添加高效催化劑，只能加快反應(yīng)速率，平衡不動(dòng)，SO2平衡轉(zhuǎn)化率不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；

答案選A；

(3)25℃時(shí)，將含SO2的煙氣通入該氨水中，當(dāng)溶液顯中性時(shí)，c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，亞硫酸氫根離子電離平衡常數(shù)Ka2(H2SO3)=，===0.62；

() NH4HSO4中硫元素為+6價(jià)，(NH4)2S2O8中硫元素為+7價(jià)，陽(yáng)極SO42-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成S2O82-，陰極H+得到電子被還原為氫氣，電解NH4HSO4溶液的化學(xué)方程式2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2↑；正確答案：2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2↑。