Question

【題目】二氧化硫是一種重要的化工原料，主要用于生產硫酸、亞硫酸鹽等。請回答：

（1）已知2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）是工業制硫酸的關鍵反應。下圖為不同溫度（T1、T2）下SO2的轉化率隨時間的變化曲線。

①T1__________（填“>”“<”或“=”）T2，判斷的依據是_____________________；該反應為____________（填“放”或“吸”）熱反應，判斷的依據是___________________。

②下表為一定溫度和壓強下，4種投料比[n（SO2）：n（O2）]分別為2：18、4：15、7：11和8：10時SO2的平衡轉化率。

投料比	a	b	c	d
SO2平衡轉化率／%	97.1	96.8	95.8	90.0

i．b對應的投料比為_____________。

ii．投料比為8：10時，平衡混合氣體中SO3體積分數為_________________。

（2）鈉堿循環法吸收硫酸廠尾氣中的SO2并將其轉化為硫酸的工藝如下：

①吸收池中發生反應的離子方程式是_____________________。

②電解池的構造示意圖如下：

i．在圖中標示出b區的Na+和HSO3-的移動方向。

ii．請結合生成H2SO4的電極反應式說明c區除得到濃的硫酸外，還會得到什么物質：__________________。

Answer 1

【答案】（1）①>，相同條件下，溫度越高反應速率越快，達到化學平衡的時間越短；放；溫度升高時平衡向吸熱方向移動，SO2的轉化率減小；②i．4：15；ii．50%；

（2）①SO2+SO32-+H2O＝2HSO3-；

②i．；

ii．HSO3--2e-+H2O＝SO42-+3H+，多出的H+與HSO3-反應生成SO2。

【解析】

試題分析：（1）①影響化學反應速率的因素，升高溫度，化學反應速率加快，首先達到平衡，因此T1>T2；根據勒夏特列原理，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，根據圖像，升高溫度SO2的轉化率降低，說明正反應方向為放熱反應；②i：四種投料比轉化成2：18、2：15、2、2：22/7、2：5/2，根據勒夏特列原理，增大O2的濃度，平衡向正反應方向移動，SO2的轉化率增大，因此b符合投料比為4：15；ii：投料比為8：10時，SO2的轉化率為90.0%，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

起始： 8 10 0

變化： 8×90.0% 4×90.0% 8×90.0%

平衡：8－8×90.0% 10－4×90.0% 8×90.0%

反應后的總物質的量為8－8×90.0%＋10－4×90.0%＋8×90.0%=14.4mol，則SO3%=8×90.0%/14.4×100%=50%；（2）①根據流程圖，以及SO2的性質，因此吸收池中發生的離子反應有SO2＋SO32－＋H2O=HSO3－；②i：a區是陰極，陽離子放電，其電極反應式：2H＋＋2e－=H2↑，為了平衡溶液電中性，Na＋向a區移動，c區是陽極，陰離子放電，H2O＋HSO3－－2e－=SO42－＋3H＋，為了平衡電中性，HSO3－向陽極移動，因此圖是：；ii：根據i的分析，H＋會和HSO3－發生，產生SO2。