Question

（14分）工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放出的SO2、NOx等，是形成霧霾的重要因素。霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子形成的煙霧。

（1）大氣中的SO2在煙塵的催化下形成硫酸的反應方程式是____________________。

（2）已知2SO2 (g)+ O2 (g) 2SO3(g) △H＝－196kJ/mol，提高反應中SO2的轉化率，是減少SO2排放的有效措施。

①T溫度時，在2L容積固定不變的密閉容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，5 min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，則υ(O2)＝____________。

②在①的條件下，判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是_______(填字母)。

A．SO2 、O2、SO3三者的濃度之比為2∶1∶2 B．容器內氣體的壓強不變

C．容器內混合氣體的密度保持不變 D．SO3的物質的量不再變化

E．SO2 的生成速率和SO3的生成速率相等

③若反應初始時，在容器中加入1.5 mol SO2和0.8 mol O2，則平衡后二氧化硫的轉化率 氧氣的轉化率（填大于、小于或等于）。

（3）煙氣中的SO2可以用NaOH溶液吸收，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如下圖所示。（電極材料為石墨）

①圖中a極要連接電源的（填“正”或“負”）_______極，C口流出的物質是_______。

②SO32－放電的電極反應式為_____________________________________。

③電解過程中若消耗12.6gNa2SO3，則陰極區(qū)變化的質量為_______g(假設該過程中所有液體進出口密閉)。

 

Answer 1

（1）2SO2+2H2O+O2=2H2SO4 （2）①0.05mol/(L·min) ② BDE ③大于

（3）①負  硫酸 ② SO32－–2e－＋H2O＝SO42－+2H+ ③4.4

【解析】

試題分析：（1）大氣中的SO2在煙塵的催化下形成硫酸的反應方程式是2SO2+2H2O+O2=2H2SO4 ；（2）①在反應開始時n(SO2) =2mol，5 min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，則反應消耗的SO2的物質的量為1mol,因為在反應時SO2 與 O2是按照2:1消耗的，所以反應的氧氣的物質的量為0.5mol,因此υ(O2)＝0.5mol÷2L÷5 min=0.05mol/(L·min)；②A．在反應中SO2 、O2、SO3是按照2:1:2的關系變化的，但是達到平衡時它們的關系可能符合上述比例，也可能不符合。因此不能作為平衡的標志。錯誤。B．由于該反應的反應前后氣體體積不等，若達到平衡，則各種氣體的物質的量不變，壓強也不變。因此容器內氣體的壓強不變可以作為判斷平衡的標志。正確。C．由于容器的容積不變，反應又符合質量守恒定律，所以無論反應進行到什么程度，容器內混合氣體的密度都保持不變，故不可作為判斷平衡的標志。錯誤。D．若反應達到平衡，任何一種物質的物質的量都不變，濃度也不變，因此SO3的物質的量不再變化可以作為判斷平衡的標志。正確。E．每產生1個SO2 就會同時消耗1個SO3�，F在的SO2生成速率和SO3的生成速率相等，即SO2生成速率和SO2的生成速率相等，反應達到平衡。因此可作為判斷平衡的標志 。正確。③若反應初始時，在容器中加入1.5 mol SO2和0.8 mol O2，n(SO2):n(O2)<2:1,氧氣相對來說過量，所以平衡后二氧化硫的轉化率大于氧氣的轉化率。（3）①在圖中由于Na+向a極區(qū)域移動，根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則a要連接電源的負極，b連接電源的正極，在陽極上SO32－不斷放電變?yōu)镾O42－，因此從C口流出的物質是硫酸。②SO32－放電的電極反應式為SO32－–2e－＋H2O＝SO42－+2H+。③電解過程中若消耗12.6gNa2SO3，n(Na2SO3)= 12.6g÷126g/mol=0.1mol,則電子轉移0.2mol,在陰極發(fā)生反應：2H++2e-=H2↑.放出氫氣0.1mol,質量減輕0.2g,同時移向該區(qū)域0.2mold Na+,是溶液增重4.6g,故該區(qū)域的質量總增重4.4g。

考點：考查化學反應速率的計算、平衡狀態(tài)的判斷、化學方程式、離子方程式的書寫、電極的判斷及該區(qū)域中 溶液質量的變化情況的知識。