Question

13．SO₂是評價(jià)空氣質(zhì)量的污染物之一，主要來源于硫酸工廠的尾氣和含硫燃料的燃燒．
（1）硫酸廠尾氣一般采用吸收法處理．
①已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，將標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，所得溶液中溶質(zhì)是（NH₄）₂SO₃（填化學(xué)式），該溶液呈堿（填“酸”“堿”或“中”）性．
②下列關(guān)于①所得的溶液的關(guān)系正確的是C（填序號）．
A．2[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
C．c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）
D．c（NH₄⁺）+c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）+c（H⁺）
③常溫下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），則原NaOH溶液的pH值為12．
（2）燃煤煙氣中可通過下列反應(yīng)實(shí)現(xiàn)硫的回收：SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+S（l）
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$．
②恒溫恒壓下，5分鐘時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，氣體密度減小16g•L^-1，則0-5分鐘內(nèi)CO的反應(yīng)速率是0.2mol/（L•min），若升高溫度氣體的密度增加，則該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
③下列措施，既能提高該反應(yīng)的反應(yīng)速率，又能提高SO₂的吸收率的是A（填序號）．
A．加壓          B．增加SO₂的濃度C．升高溫度  D．移走產(chǎn)物
（3）SO₂還能被多種物質(zhì)吸收．
①寫出SO₂與Ba（NO₃）₂溶液反應(yīng)的離子方程式：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺．
②如果用含等物質(zhì)的量溶質(zhì)的下列個(gè)溶液分別吸收SO₂，則理論吸收量由多到少的順序是DBAC（用序號排序）．
A．H₂S       B．Na₂SO₃C．BaCl₂    D．酸性KMnO₄．

Answer 1

分析 （1）①將標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，n（SO₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，n（NH₃′H₂O）=2L×0.5mol•L^-1=1mol，n（SO₂）：n（NH₃′H₂O）=1：2，反應(yīng)生成（NH₄）₂SO₃，已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，可知亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子；
②A．（NH₄）₂SO₃溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（S）；
B．溶液中存在電荷守恒；
C．亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子溶液顯堿性；
D．依據(jù)物料守恒和電荷守恒計(jì)算分析；
③常溫下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），則溶液為NaHSO₃，氫氧化鈉溶質(zhì)物質(zhì)的量為0.01mol；
（2）①平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$，固體和純液體不能寫入；
②恒溫恒壓下，5分鐘時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，氣體密度減小16g•L^-1，生成S為$\frac{16g}{32g/mol}$/L=0.5mol/L，變化的CO濃度=0.5mol/L×2=1mol/L，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$；若升高溫度氣體的密度增加則平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
③反應(yīng)是氣體體積減少的放熱反應(yīng)，一定條件下在恒容密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，達(dá)到平衡后，下列措施既能提高該反應(yīng)的速率又能提高SO₂的吸收率，依據(jù)影響反應(yīng)速率因素分析升溫、加壓、增大濃度、加入催化劑都可以增大反應(yīng)速率，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡正向進(jìn)行，兩種反應(yīng)物增大一種會提高另一種的轉(zhuǎn)化率；
（3）①SO₂與Ba（NO₃）₂溶液反應(yīng)生成亞硫酸酸性溶液中形成稀硝酸氧化亞硫酸為硫酸，結(jié)合鋇離子生成硫酸鋇沉淀；
②依據(jù)選項(xiàng)中的溶液性質(zhì)和二氧化硫反應(yīng)的過程和化學(xué)方程式定量關(guān)系分析計(jì)算．

解答 解：（1）①將標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，n（SO₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，n（NH₃′H₂O）=2L×0.5mol•L^-1=1mol，n（SO₂）：n（NH₃′H₂O）=1：2，SO₂+2NH₃′H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O，反應(yīng)生成（NH₄）₂SO₃，已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，可知亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子，溶液顯堿性，
故答案為：（NH₄）₂SO₃； 堿； 
 ②A．（NH₄）₂SO₃溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（S），[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），故A錯誤；
B．溶液中存在電荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故B錯誤；
C．亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子溶液顯堿性，溶液中離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），故C正確；
D．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），物料守恒：[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），計(jì)算得到：
c（NH₃•H₂O）+c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）+c（H⁺），故D錯誤；
故答案為：C；
 ③常溫下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），則溶液為NaHSO₃，氫氧化鈉溶質(zhì)物質(zhì)的量為0.01mol，氫氧化鈉溶質(zhì)濃度c（NaOH）=$\frac{0.01mol}{1L}$=0.01mol/L，溶液中氫離子濃度c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-2}}$=10^-12mol/L，PH=12，
故答案為：12；
（2）①SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+S（l），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$；  
 ②恒溫恒壓下，5分鐘時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，氣體密度減小16g•L^-1，生成S為$\frac{16g}{32g/mol}$/L=0.5mol/L，變化的CO濃度=0.5mol/L×2=1mol/L，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1mol/L}{5min}$=0.2mol/（L•min）；若升高溫度氣體的密度增加則平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)△H＜0，
故答案為：0.2mol/（L•min）；＜；
③SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+S（l），反應(yīng)為氣體體積減少的放熱反應(yīng)，
A．加壓反應(yīng)速率增大，平衡正向進(jìn)行，二氧化硫吸收率增大，故A正確；
B．增加SO₂的濃度反應(yīng)速率增大，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；
C．升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進(jìn)行，故C錯誤；
D．移走產(chǎn)物平衡正向進(jìn)行，二氧化硫吸收率增大，反應(yīng)速率減小，故D錯誤；
故答案為：A；
（3）①SO₂與Ba（NO₃）₂溶液反應(yīng)生成亞硫酸酸性溶液中形成稀硝酸氧化亞硫酸為硫酸，結(jié)合鋇離子生成硫酸鋇沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺，
故答案為：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺；
②如果用含等物質(zhì)的量溶質(zhì)的下列各溶液分別來吸收SO₂，
A．H₂S 吸收二氧化硫發(fā)生的反應(yīng)為：2H₂S+SO₂=2H₂O+3S↓，1molH₂S最多反應(yīng)二氧化硫0.5mol；
B．Na₂SO₃ 吸收二氧化硫發(fā)生的反應(yīng)為：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃，1molNa₂SO₃ 最多吸收二氧化硫1mol；
C．BaCl₂ 溶液和二氧化硫不反應(yīng)；
D．酸性KMnO₄溶液吸收二氧化硫的反應(yīng)2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，1molKMnO₄最多反應(yīng)二氧化硫2.5mol；
則吸收二氧化硫理論吸收量由多到少的順序是DBAC，
故答案為：DBAC．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、平衡影響因素、氧化還原反應(yīng)、弱電解質(zhì)電離平衡等知識點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵．