Question

【題目】硫酸年產(chǎn)量的高低可衡量一個(gè)國(guó)家化工生產(chǎn)水平發(fā)展的高低，SO2轉(zhuǎn)化為SO3是制備硫酸中的關(guān)鍵性反應(yīng)，也是一個(gè)可逆反應(yīng)。

（1）NO可作為SO2與O2間反應(yīng)的催化劑，催化機(jī)理如下：

①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH1=-113kJ/mol

②SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH2

總反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH3=-196.6kJ/mol ΔH2=__________

（2）一定溫度下，向容積為2L的恒容密閉容器中充入2molSO2、2mo1O2測(cè)得容器中壓強(qiáng)的變化如下表所示(SO3為氣體)：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	2	4	6	8	10	12
壓強(qiáng)/MPa	16.0a	14.7a	13.7a	13.0a	12.5a	12.4a	12.4a

①0~10min內(nèi)，υ(SO2)=_________

②該溫度下的平衡常數(shù)K=__(結(jié)果保留一位小數(shù))。

③反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向容器中同時(shí)充入均為0.2mol的三種氣體后，υ(正)、υ(逆)的關(guān)系是___

（3）一定溫度下，向某密閉容器中通入一定量的二氧化硫和氧氣的混合氣體并使之反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如下圖所示：

①A、B、C三條曲線中表示SO2物質(zhì)的量的變化的是__，若在15~20min、25~30min兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)容器容積不變，則在某一時(shí)刻SO3的分解速率較大的時(shí)間段是_______。

②10~15min內(nèi)反應(yīng)速率發(fā)生了明顯變化，其可以的原因有__________

(4)常溫下，用NaOH溶液吸收SO2既可消除SO2造成的大氣污染，也可獲得重要的化工產(chǎn)品，若某吸收液中c(HSO3-):c(SO32-)=1:100，則所得溶液的pH=______(常溫下K1(H2SO3)=1.5×10-2、K2(H2SO3)=1×10-7)

Answer 1

【答案】 -41.8kJ/mol 0.09 mol/(L·min) 147.3 υ(正)>υ(逆) A 25~30 min 加壓、使用催化劑 9

【解析】試題分析：本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡圖像的分析、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響、pH的計(jì)算。

（1）應(yīng)用蓋斯定律，將①+②2得，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）ΔH3=ΔH1+2ΔH2=（-113kJ/mol）+2ΔH2=-196.6kJ/mol；ΔH2=-41.8kJ/mol。

（2）①設(shè)從起始到平衡過(guò)程中轉(zhuǎn)化O2物質(zhì)的量為xmol，用三段式

2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

n（起始）（mol） 2 2 0

n（轉(zhuǎn)化）（mol） 2x x 2x

n（平衡）（mol）2-2x 2-x 2x

10min和12min時(shí)壓強(qiáng)相等，說(shuō)明10min時(shí)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)且平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為12.4a，根據(jù)恒溫恒容下氣體的壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，=，解得x=0.9，0~10min內(nèi)，υ（SO2）==0.09mol/（L·min）。

②平衡時(shí)SO2、O2、SO3物質(zhì)的量依次為0.2mol、1.1mol、1.8mol，平衡時(shí)SO2、O2、SO3物質(zhì)的量濃度依次為0.1mol/L、0.55mol/L、0.9mol/L，該溫度下的平衡常數(shù)K===147.3。

③反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向容器中同時(shí)充入均為0.2mol的三種氣體，此時(shí)SO2、O2、SO3物質(zhì)的量濃度依次為0.2mol/L、0.65mol/L、1.0mol/L，Qc==38.5147.3，反應(yīng)正向進(jìn)行，υ（正）υ（逆）。

（3）①開(kāi)始一段時(shí)間A、B物質(zhì)的量隨著時(shí)間的推移減小，A、B為反應(yīng)物，C開(kāi)始為0，隨著時(shí)間的推移增加，C為生成物，且A、B、C在相同時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量之比為2：1：2，根據(jù)反應(yīng)2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），A表示SO2物質(zhì)的量的變化，B表示O2物質(zhì)的量的變化，C表示SO3物質(zhì)的量的變化。0~15min時(shí)間段為建立平衡，0~15minSO3的分解速率隨著時(shí)間的推移增大；15~20min時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的濃度不變，保持平衡狀態(tài)，SO3的分解速率不變；根據(jù)圖像，20min時(shí)向容器中充入0.4molO2，瞬時(shí)正反應(yīng)速率變大，逆反應(yīng)速率不變，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，20~25min時(shí)間段內(nèi)，SO3的分解速率增大；25min時(shí)達(dá)到新平衡，25~30min時(shí)間段內(nèi)保持新平衡狀態(tài)，SO3的分解速率不變；則SO3的分解速率較大的時(shí)間段是25~30min。

②根據(jù)圖像，10min時(shí)SO2、O2、SO3物質(zhì)的量都沒(méi)有驟變，10~15min內(nèi)反應(yīng)速率比0~10min內(nèi)明顯增大，根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可能的原因是：加壓、使用催化劑。

（4）H2SO3的電離方程式為：H2SO3H++HSO3-、HSO3-H++SO32-，根據(jù)電離平衡常數(shù)的概念K1（H2SO3）==1.510-2，K2（H2SO3）==110-7；若某吸收液中c（HSO3-）：c（SO32-）=1:100，由于SO32-比HSO3- 多得多，溶液中水解平衡為SO32-+H2OHSO3-+OH-，該水解平衡常數(shù)====110-7，將c（HSO3-）：c（SO32-）=1:100代入，解得c（OH-）=110-5mol/L，則c（H+）=110-9mol/L，溶液的pH=-lgc（H+）=9。