Question

【題目】煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有SO2和NOx，用NaOH、NaClO、Ca(ClO)2等溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝。

（1）下列關(guān)于吸收SO2過(guò)程發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)，用下列方程式表示：

①SO2(g)+2OH-(aq)=SO(aq)+H2O(l) k1

②ClO-(aq)+SO(aq)=SO(aq)+Cl-(aq) k2

③CaSO4(s)=Ca2+(aq)+SO(aq) k3

k1、k2、k3分別表示反應(yīng)①、②、③的化學(xué)平衡常數(shù)，則反應(yīng)：SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K=___(用k1、k2、k3表示)。

（2）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，把SO2通入11.2mL水中制得飽和溶液，測(cè)得其pH=0.74。已知：標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO2在水中的溶解度按體積比為1：67.2(即V(H2O)：V(SO2)=1：67.2)。

①寫(xiě)出該溶液中存在的電離平衡___。

②已知飽和溶液中的SO2有與水反應(yīng)生成H2SO3，求H2SO3的第一步電離平衡常數(shù)Ka1=___(已知lg1.8≈0.26，忽略第二步電離和溶液體積的變化，結(jié)果用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示，保留2位有效數(shù)字)。

（3）SO2的水溶液中存在歧化反應(yīng)：3SO2+2H2O=2H2SO4+S↓，I-可作為該反應(yīng)的催化劑，催化過(guò)程如下：

a：SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2Ob：I2+2H2O+SO2=SO42-+2I-+4H+

欲探究反應(yīng)a和b的反應(yīng)速率與歧化反應(yīng)的速率的關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：將18mLSO2的水溶液分別加入2mL下列試劑中，密閉放置，觀察現(xiàn)象。(已知I2易溶于KI溶液，溶液呈棕褐色)

完成下列問(wèn)題：

①由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可得出反應(yīng)a與反應(yīng)b的速率：v(a)___v(b)(填“>”“﹤”或“=”)。

②測(cè)得反應(yīng)3SO2+2H2O=2H2SO4+S↓在實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，部分物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化如圖所示(設(shè)混合溶液的體積為兩溶液的體積之和)：則曲線N表示___(填物質(zhì)的名稱)的變化。該反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)Ⅰ條件下進(jìn)行，15min時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，用SO2表示該反應(yīng)前15min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為___mol·L-1·min-1。

③下列敘述能說(shuō)明3SO2(aq)+2H2O(l)=2H2SO4(aq)+S(s)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是____填字母)。

A.生成1.5molSO2的同時(shí)消耗1molH2SO4

B.反應(yīng)過(guò)程中，溶液中的分子總數(shù)不再變化

C.恒溫恒容時(shí)，混合溶液中硫酸的密度保持不變

D.絕熱恒容時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不再變化

Answer 1

【答案】 H2SO3H++HSO、HSOH++SO、H2OH++OH- 1.8×10-2molL-1 < 硫 0.03 BCD

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；

(2)①把SO2通入11.2mL水中制得飽和溶液，生成H2SO3，為二元弱酸，水也為弱電解質(zhì)，也能電離；

②根據(jù)Ka1=計(jì)算；

(3)①由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，同時(shí)加入KI和碘單質(zhì)時(shí)出現(xiàn)渾濁的速度不只加入KI要快；

②由圖可知，N的物質(zhì)的量增大，則N是生成物，15min共生成0.003molN，同時(shí)消耗0.015mol-0.006mol=0.009molM，可以推知反應(yīng)速率v(M)=3v(N)，由方程式3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓可以推知；

③根據(jù)反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)準(zhǔn)判斷；

(1)①SO2(g)＋2OH-(aq)＝ (aq)＋H2O(l) k1；②ClO-(aq)＋(aq)＝(aq)＋Cl-(aq) k2；③CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋(aq) k3；①+②-③可得SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO-(aq)＋2OH-(aq)=CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl-(aq)，k1=，k2=，k3=，K=；

(2)①把SO2通入11.2mL水中制得飽和溶液，生成H2SO3，該溶液中存在的電離平衡有：H2SO3HSO3-+H+、HSO3-+ H+、H2OH++OH-；

②根據(jù)題意可知，11.2mL水中溶解的二氧化硫的體積為11.267.2×10-3L=0.75L，標(biāo)況下物質(zhì)的量濃度為=2.989mol/L，飽和二氧化硫溶液中H2SO3的濃度為2.989mol/L=1.993mol/L，pH＝0.74，則c(H+)=0.18mol/L，

H2SO3的第一步電離Ka1= mol/L ==1.810-2mol/L；

(3)①由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，同時(shí)加入KI和碘單質(zhì)時(shí)出現(xiàn)渾濁的速度不只加入KI要快，故v(a)﹤v(b)；

②由圖可知，N的物質(zhì)的量增大，則N是生成物，15min共生成0.003molN，同時(shí)消耗0.015mol-0.006mol=0.009molM，可以推知反應(yīng)速率v(M)=3v(N)，由方程式3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓可知，M為SO2，N為硫；用SO2表示該反應(yīng)前15min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v(SO2)===0.03 mol·L-1·min-1；

③A.生成1.5molSO2的同時(shí)消耗1molH2SO4描述的都是逆反應(yīng)的速率，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，A錯(cuò)誤；

B.3SO2(aq)＋2H2O(l)2H2SO4(aq)＋S(s)可以看成是分子數(shù)減小的反應(yīng)，當(dāng)溶液中的分子總數(shù)不再變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，B正確；

C.恒溫恒容時(shí)，混合溶液中硫酸的密度保持不變說(shuō)明硫酸的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，C正確；

D.溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，所以反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不再變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)放熱和吸熱相等，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，D正確；

答案為BCD。