Question

【題目】SO2違法排放會造成酸雨，可用以下方法處理尾氣中的SO2。

方法一：活性炭還原法

2C(s) +2SO2(g) S2(g)+2CO2(g) +Q(Q>0)

一定條件下，各物質(zhì)濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖：

（1）寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：___，第一次達(dá)到平衡的時(shí)間是第___min。

（2）0-20min化學(xué)反應(yīng)速率表示v(SO2)=___。

（3）若60min時(shí)溫度升高，CO2氣體的濃度將___(填“變大”、“變小”或“不變”)。

（4）30min時(shí)平衡發(fā)生移動的條件是___。

方法二：亞硫酸鈉吸收法

（5）Na2SO3溶液吸收SO2的離子方程式為：___。

（6）常溫下，當(dāng)Na2SO3完全轉(zhuǎn)化為NaHSO3時(shí)，溶液中相關(guān)離子濃度關(guān)系為：（填“>”、”=”或”<”）

c(Na+)+c(H+)___c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)

c(Na+)___c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)

（7）NaHSO3溶液中存在SO32-的原因：___；NaHSO3溶液中存在H2SO3的原因：___；NaHSO3溶液呈酸性，請根據(jù)以上分析解釋原因：___。

Answer 1

【答案】K= 20 0.03 mol/(Lmin) 變小 減少CO2的濃度 SO32-+SO2+H2O=2HSO3- ＞ = NaHSO3溶液中存在電離平衡，HSO3-發(fā)生電離生成SO32-，電離方程式為：HSO3-H++ SO32- NaHSO3溶液中存在水解平衡，HSO3-發(fā)生水解生成H2SO3，水解方程式為：HSO3-+H2O H2SO3+OH- NaHSO3溶液中HSO3-的電離程度大于水解程度

【解析】

方法一：(1)根據(jù)平衡常數(shù)的定義書寫表達(dá)式；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后反應(yīng)體系中各物質(zhì)的量不再隨時(shí)間變化而變化；

(2)根據(jù)v=計(jì)算v(SO2)；

(3)判斷正反應(yīng)為放熱，根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響分析；

(4)30min時(shí)瞬間，二氧化碳濃度降低，SO2、S2的濃度不變，而后二氧化碳、S2的濃度均增大；

方法二：(5)Na2SO3溶液和SO2反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉；

(6)結(jié)合反應(yīng)后溶液中的電荷守恒和物料守恒判斷；

(7)NaHSO3溶液中HSO3-既可發(fā)生電離，也可以發(fā)生水解。

方法一：(1)反應(yīng)2C(s) +2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=；由圖像可知當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí)SO2、CO2、S2的物質(zhì)的量濃度不再隨時(shí)間的變化而變化，此時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)；

(2)由圖像可知，0~20min內(nèi)二氧化硫的濃度變化量為1mol/L-0.4 mol/L=0.6 mol/L，故v(SO2)==0.03 mol/(Lmin)；

(3)根據(jù)反應(yīng)若2C(s) +2SO2(g) S2(g)+2CO2(g) +Q(Q＞0)，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，60min時(shí)溫度升高，平衡逆向移動，CO2氣體的濃度將變��；

(4)30min時(shí)瞬間，二氧化碳濃度降低，SO2、S2的濃度不變，而后二氧化碳、S2的濃度均增大，30min時(shí)瞬間應(yīng)是減少CO2的濃度；

方法二：(5)Na2SO3溶液和SO2反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，離子反應(yīng)方程式：SO32-+SO2+H2O=2HSO3-；

(6)反應(yīng)后溶液中存在電荷守恒，即c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，則c(Na+)+c(H+)＞c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)；溶液中S元素以SO32-、HSO3-、H2SO3形式存在，鈉元素與硫元素物質(zhì)的量之比為1:1，故c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)；

(7)NaHSO3溶液中存在電離平衡，HSO3-發(fā)生電離生成SO32-，電離方程式為：HSO3-H++ SO32-；NaHSO3溶液中存在水解平衡，HSO3-發(fā)生水解生成H2SO3，水解方程式為：HSO3-+H2O H2SO3+OH-；NaHSO3溶液中由于HSO3-的電離程度大于水解程度，因此溶液呈酸性。