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)下圖所示：1mol CH4完全燃燒生成氣態(tài)水的能量變化和1mol S(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的生成速率與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△H_____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2．0mol·L-1的氨水中，NH3·H2O的電離度α=______(×100％)。將含SO2的煙氣通入該氨水中，當(dāng)溶液顯中性時，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

①寫出電解NH4HSO4溶液的化學(xué)方程式____________。

②若用9．65A的恒定電流電解飽和NH4HSO4溶液1小時，理論上生成的(NH4)2S2O8的物質(zhì)的量為________。(F=96500C·mol-1)

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+CO2(g)+2H2O(g), H=352 KJ/mol; C < A 0.3% 0.62 2NH4HSO4==(NH4)2S2O8+H2↑ 0.18mol

【解析】（1）根據(jù)圖像可知：①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)△H=Ea1-Ea2=126-928=-802J/mol；②S(s)+O2(g)===SO2(g)△H=-577 kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律可知①－②×2即得到CH4和SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2SO2(g)===CO2(g)+2S(s)+2H2O(g)△H=352 kJ/mol；正確答案：CH4(g)+2SO2(g)===CO2(g)+2S(s)+2H2O(g)△H=352 kJ/mol。

(2) ①達(dá)到平衡狀態(tài)時，速率之比和物質(zhì)前面的系數(shù)成正比，且速率方向相反；因此A點時，SO2的生成速率與S2(g)的生成速率相等，不符合系數(shù)比關(guān)系，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)；B點時SO2的生成速率與S2(g)的生成速率雖然不相等，但不符合系數(shù)比關(guān)系，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)；C點SO2的生成速率與S2(g)的生成速率相差2倍關(guān)系，符合系數(shù)比關(guān)系, 達(dá)到平衡狀態(tài)；D點時，SO2的生成速率與S2(g)的生成速率相差不是2倍關(guān)系，不符合系數(shù)比關(guān)系，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)；正確選項C。

②從圖像可出，升高溫度，SO2的生成速率增加較快，反應(yīng)逆向移動，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0；正確答案：<。

③針對于可逆反應(yīng)2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)，△H<0；降低溫度，平衡右移，SO2平衡轉(zhuǎn)化率增大，A正確； C為純固體，改變其用量，速率不變，平衡不移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率不變，B錯誤；減小容器體積，增大壓強(qiáng)，平衡左移，SO2平衡轉(zhuǎn)化率減小，C錯誤；添加高效催化劑，只能加快反應(yīng)速率，平衡不動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率不變，D錯誤；正確選項A。

(3) 電離平衡：NH3·H2ONH4++OH- 已知2．0mol·L-1的氨水中，已經(jīng)電離的NH3·H2O為x mol·L-1,則剩余的c（NH3·H2O）=2-x mol·L-1,c(NH4+)=x mol·L-1，c(OH-)= x mol·L-1；根據(jù)Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5= x2/(2-x)，x=0.006 mol·L-1，電離度α=×100％=0.006/2×100%=0.3%；將含SO2的煙氣通入該氨水中，當(dāng)溶液顯中性時，c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，亞硫酸氫根離子電離平衡常數(shù)Ka2(H2SO3)=c(H+)×c(SO32-)/c(HSO3-),= Ka2(H2SO3)/c(H+)=6.2×10-8/10-7=0.62；正確答案：0.3%；0.62。

(4) ①NH4HSO4中硫元素為+6價，(NH4)2S2O8中硫元素為+2價，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，氫元素化合價降低，被還原為氫氣，電解NH4HSO4溶液的化學(xué)方程式2NH4HSO4==(NH4)2S2O8+H2↑；正確答案：2NH4HSO4==(NH4)2S2O8+H2↑。

②根據(jù)公式：Q=It=9.65×60×60， 反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量為Q/ F=9.65×60×60/96500=0.36mol,根據(jù)2NH4HSO4==(NH4)2S2O8+H2↑可知，轉(zhuǎn)移2 mol電子，生成1mol (NH4)2S2O8，現(xiàn)轉(zhuǎn)移0.36mol電子，生成0.18 mol (NH4)2S2O8；正確答案：0.18。