Question

4．空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)中有一項(xiàng)重要檢測(cè)指標(biāo)是SO₂的含量，結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題．工業(yè)制硫酸的過(guò)程中，SO₂催化氧化的原理為：
2SO₂（g）+O₂（g）?△催化劑 2SO₃（g）+Q
某溫度下，測(cè)得SO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強(qiáng)（ p ）的關(guān)系如圖所示．
（1）a、b兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K（a）= K（b） （填“＞”、“＜”或“=”，下同），SO₃濃度c（a）＜c（b）．c點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)速率υ（正）＜υ（逆）．將一定量的SO₂（g）和O₂（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)得到如表中的兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol
		SO2	O2	SO2	O2
1	T1	4	2	x	0.8
2	T2	4	2	0.4	y

（2）實(shí)驗(yàn)1從開(kāi)始到反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，用去時(shí)間t 分鐘，則υ（SO₂）表示的反應(yīng)速率為$\frac{1.2}{t}$mol•L^-1•min^-1，溫度T₁大于T₂的理由是反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡向左移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低．
（3）制取SO₂的尾氣用NaOH溶液吸收，可得到Na₂SO₃和NaHSO₃兩種鹽．
①0.1mol/L的NaHSO₃溶液中c（H⁺）＞c（OH^-），用水解和電離理論的角度解釋其原因HSO₃^-的電離程度大于水解程度，若往溶液中加入氨水至中性，則c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃） （填“＞”、“＜”或“=”）．
②往0.1mol/L 的Na₂SO₃溶液加入少量NaOH固體，完全溶解后溶液中c（Na⁺）：c（SO₃^2-）的比值變大（填“變大”、“變小”或“保持不變”）．

Answer 1

分析 （1）溫度相同，平衡常數(shù)相同，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g） $\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃（g），正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，三氧化硫的濃度變大；c點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)下最終要達(dá)平衡狀態(tài)，所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)逆向進(jìn)行；
（2）先求出O₂的化學(xué)平衡時(shí)，再求出v（SO₂）的反應(yīng)速率，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；根據(jù)平衡移動(dòng)原理以及生成物的濃度可知：T₁＞T₂；
（3）①NaHSO₃溶液中存在反應(yīng)：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?OH^-+H₂SO₃，且電離程度大于水解，若往溶液中加入氨水至中性依據(jù)溶液中物料守恒分析離子濃度關(guān)系；
②往0.1mol/L 的Na₂SO₃溶液加入少量NaOH固體，氫氧化鈉溶解電離出的氫氧根離子抑制亞硫酸鈉的水解，溶液中鈉離子濃度增大．

解答 解：（1）溫度相同，平衡常數(shù)相同，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g） $\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃（g），正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，三氧化硫的濃度變大，所以c（a）小于 （b）；c點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)下最終要達(dá)平衡狀態(tài)，所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)逆向進(jìn)行，所以υ（正）＜υ（逆），
故答案為：=；＜；＜；
（2）①由表中數(shù)據(jù)，v（O₂）=$\frac{\frac{2mol-0.8mol}{2L}}{tmin}$=$\frac{1.2}{2t}$mol•L^-1•min^-1；     
根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（SO₂）=2v（O₂）=2×$\frac{1.2}{2t}$mol•L^-1•min^-1=$\frac{1.2}{t}$mol•L^-1•min^-1，
故答案為：$\frac{1.2}{t}$mol•L^-1•min^-1 ；
②實(shí)驗(yàn)2中，n（SO₂）_參加?（4-0.4）mol=3.6mol     
 n（O₂）_消耗=0.5n（SO₂）=1.8mol     
平衡時(shí)n（O₂）=（2-1.8）mol=0.2mol，而實(shí)驗(yàn)1中n（O₂）=0.8mol 而開(kāi)始時(shí)反應(yīng)物的起始量相等，實(shí)驗(yàn)1到實(shí)驗(yàn)2的過(guò)程，相當(dāng)于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，降溫能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即T₁＞T₂，
故答案為：反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡向左移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低．
（3）①由于NaHSO₃溶液中既存在電離平衡又存在水解平衡：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?OH^-+H₂SO₃，HSO₃^-的電離平衡程度大于其水解平衡程度，溶液中c（H⁺）＞c（OH^-），故溶液顯酸性，若往溶液中加入氨水至中性，溶液中存在物料守恒，則c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃），
故答案為：HSO₃^-的電離程度大于水解程度；=；
②亞硫酸鈉溶液中亞硫酸根離子水解，溶液顯堿性，往0.1mol/L 的Na₂SO₃溶液加入少量NaOH固體，氫氧化鈉溶解電離出的氫氧根離子抑制亞硫酸鈉的水解，溶液中鈉離子濃度增大，完全溶解后溶液中c（Na⁺）：c（SO₃^2-）的比值變大，
故答案為：變大．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，關(guān)鍵要掌握有關(guān)可逆反應(yīng)的計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)原理以及圖象的分析和解答等，題目難度中等．