Question

【題目】對(duì)煙道氣中進(jìn)行回收再利用具有較高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

I. 還原法

(1)一定條件下，由和反應(yīng)生成和的能量變化如圖所示，每生成，該反應(yīng)__________(填“放出”或“吸收”)的熱量為____________。

(2)在絕熱恒容的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為_______________________，對(duì)此反應(yīng)下列說(shuō)法正確的是_________。

a.若混合氣體密度保持不變，則已達(dá)平衡狀態(tài)

b.從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變

c.達(dá)平衡后若再充入一定量，平衡常數(shù)保持不變

d.分離出，正、逆反應(yīng)速率均保持不變

(3)向恒溫恒容密閉容器中通入和，分別進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)。在不同條件下發(fā)生反應(yīng)：，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化曲線如圖所示，則三組實(shí)驗(yàn)溫度的大小關(guān)系是____________(填“”、“”或“”)；實(shí)驗(yàn)從反應(yīng)開(kāi)始至平衡時(shí)，反應(yīng)速率______________。

II.溶液吸收法

常溫下，用溶液吸收的過(guò)程中，溶液隨吸收物質(zhì)的量的變化曲線如圖所示。

(4)常溫下，的二級(jí)電離平衡常數(shù)的數(shù)值為_________________。

Answer 1

【答案】放出 135kJ K= ad = < 6.25×10-3mol/(Lmin)； 10-7.3

【解析】

(1)根據(jù)圖象分析，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，正、逆反應(yīng)活化能之差為反應(yīng)放出的熱量；

(2)氣相為主的反應(yīng)中，固體物質(zhì)的濃度不變，根據(jù)平衡常數(shù)含義列出平衡常數(shù)表達(dá)式，結(jié)合常用判斷化學(xué)平衡的方法判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡，據(jù)此逐項(xiàng)分析；

(3)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，體系壓強(qiáng)減小，體系a和體系b反應(yīng)起始時(shí)和平衡時(shí)的壓強(qiáng)都相等，則二者平衡常數(shù)相同，對(duì)于一定質(zhì)量的氣體來(lái)說(shuō)，等于衡量，據(jù)此分析b和c的體系溫度高低，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率定義計(jì)算SO2的平均反應(yīng)速率；

(4)H2SO3的一級(jí)電離平衡為：H2SO3H++HSO3-，二級(jí)電離平衡為：HSO3-H++SO32-，根據(jù)Na2SO3溶液吸收SO2的過(guò)程中，溶液pH隨吸收SO2物質(zhì)的量的變化曲線計(jì)算H2SO3的二級(jí)電離平衡常數(shù)。

(1)根據(jù)圖象分析，反應(yīng)物的總能量比生成物總能量高，反應(yīng)發(fā)生時(shí)多余的能量會(huì)釋放出來(lái)，因此該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的活化能之差為反應(yīng)放出的熱量，活化能的差值為270kJ/mol，由于反應(yīng)產(chǎn)生的S質(zhì)量為16g，其物質(zhì)的量為16g÷32g/mol=0.5mol，所以反應(yīng)放出的熱量為：270kJ/mol×0.5mol=135kJ；

(2)根據(jù)平衡常數(shù)的含義，可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=。

a.混合氣體密度為ρ＝，恒容容器容積V不變，反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量發(fā)生改變，則當(dāng)反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，氣體總質(zhì)量m不變，因此若混合氣體密度不變，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a正確；

b.反應(yīng)達(dá)到平衡前后，氣體總物質(zhì)的量發(fā)生改變，體系壓強(qiáng)改變，b錯(cuò)誤；

c.達(dá)平衡后若再充入一定量CO2，使化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，由于反應(yīng)在絕熱容器中進(jìn)行，反應(yīng)逆向移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生熱量變化，導(dǎo)致體系溫度發(fā)生改變，化學(xué)平衡常數(shù)改變，c錯(cuò)誤；

d.分離出S，由于S是固體，濃度不變，因此改變其物質(zhì)的量，不影響化學(xué)平衡，因此正、逆反應(yīng)速率均保持不變，d正確；

故合理選項(xiàng)是ad；

(3)體系a和體系b反應(yīng)起始時(shí)和平衡時(shí)的壓強(qiáng)都相等，則二者平衡常數(shù)相同，體系a和體系b的溫度相等，根據(jù)等于衡量，可知初始時(shí)刻壓強(qiáng)c＞b，則實(shí)驗(yàn)溫度c＞b，因此三組實(shí)驗(yàn)溫度的關(guān)系是a=b＜c；實(shí)驗(yàn)a從反應(yīng)開(kāi)始至平衡時(shí)，壓強(qiáng)由160kPa改變至120kPa，設(shè)反應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)化了xmolSO2，由等于衡量可知，氣體的壓強(qiáng)與氣體的體積(即總物質(zhì)的量)成正比，所以有，，解得x=0.75mol，則反應(yīng)速率v(SO2)==6.25×10-3mol/(Lmin)；

(4)H2SO3的一級(jí)電離平衡為：H2SO3H++HSO3-，二級(jí)電離平衡為：HSO3-H++SO32-，根據(jù)Na2SO3溶液吸收SO2的過(guò)程中，溶液pH隨吸收SO2物質(zhì)的量的變化曲線分析，H2SO3的二級(jí)電離平衡和SO32-的一級(jí)水解平衡相關(guān)，未通入SO2時(shí)，Na2SO3溶液的pH為10.6，則溶液中c(OH-)=10-3.4mol/L，忽略SO32-的二級(jí)水解，則溶液中c(HSO3-)=c(OH-)=10-3.4mol/L，300mL1.0mol/LNa2SO3溶液的濃度為1.0mol/L，平衡時(shí)c(SO32-)=1.0mol/L-10-3.4mol/L≈1.0mol/L，則水解平衡常數(shù)為Kh==10-6.7，H2SO3的二級(jí)電離平衡常數(shù)Ka2===10-7.3。