Question

【題目】直接排放含SO2的煙氣會形成酸雨，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）如圖所示：1molCH4完全燃燒生成氣態(tài)水的能量變化和1molS(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)，測得SO2的生成速率和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ΔH___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)2.0mol·L-1的氨水中，NH3·H2O的電離度α＝___(α＝×100%)。。將含SO2的煙氣通入該氨水中，當(dāng)溶液顯中性時(shí)，溶液中的=___。(已知25℃，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10-5；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。

寫出電解NH4HSO4溶液的化學(xué)方程式___。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2H2O(g) +2S（s） ΔH=352kJ/mol C < A 0.3% 0.62 2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑

【解析】

（1）根據(jù)圖示中反應(yīng)物和生成物狀態(tài)及總能量大小書寫熱化學(xué)方程式，再根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，書寫熱化學(xué)方程式；

（2）根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比及化學(xué)平衡移動原理分析解答；

（3）根據(jù)電離度及電離平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算溶液中相關(guān)離子濃度的比；

（4）根據(jù)電解原理及圖示電解質(zhì)的組成書寫相關(guān)電解方程式。

（1）根據(jù)圖示中反應(yīng)物及生成物的能量大小可得熱化學(xué)方程式：i.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-(928kJ/mol-126kJ/mol)=802kJ/mol，ii.S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=577kJ/mol，將方程式i2ii得CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+2H2O(g)+CO2(g) ΔH=802kJ/mol2×(577kJ/mol)=+352kJ/mol，故答案為：CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2H2O(g) +2S（s） ΔH=+352kJ/mol；

（2）①達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，SO2的生成速率與S2(g)的生成速率之比為2:1，根據(jù)圖知，只有C點(diǎn)符合，故答案為：C；

②升高溫度平衡向吸熱方向移動，C點(diǎn)到D點(diǎn)，升高溫度，SO2的生成速率與S2(g)的生成速率之比大于2:1，說明SO2的生成速率大于其本身消耗速率，平衡逆向移動，即逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則ΔH<0，故答案為：<；

③能夠增大SO2平衡轉(zhuǎn)化率說明平衡正向移動，但不能是增加二氧化硫的物質(zhì)的量，

A．降低溫度，平衡正向移動，增大二氧化硫轉(zhuǎn)化率，故正確；

B．增加C的量，平衡不移動，故錯誤；

C．減小容器體積，平衡逆向移動，減小二氧化硫轉(zhuǎn)化率，故錯誤；

D．添加高效催化劑，平衡不移動，故錯誤；

故答案為A；

（3）Kb(NH3·H2O)=，25℃時(shí)2.0mol·L-1的氨水中，c(NH4+)==6×103mol/L，NH3H2O的電離度α=，將含SO2的煙氣通入該氨水中，當(dāng)溶液顯中性時(shí)，溶液中c(H+)=c(OH)=107mol/L，溶液中的，故答案為：0.3%；0.62；

（4）電解硫酸氫銨溶液時(shí)生成(NH4)2S2O8和氫氣，氫離子得電子生成氫氣，硫元素失電子，化合價(jià)由+6升高為+7，其方程式為2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑，故答案為：2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑。