Question

【題目】酸雨治理，處理SO2尾氣方法較多：

(1)還原法

反應原理：恒溫恒容時2C(s)＋2SO2(g)S2(g)＋2CO2(g)。一定溫度下，反應進行到不同時刻測得各物質的濃度部分圖像如圖：

①0～20 min內反應速率表示為v(SO2)＝________；

②30 min時，改變某一條件平衡發生移動，則改變的條件最有可能是________；

③該反應的平衡常數K＝________。

(2)循環利用法

相關反應為①Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3，②2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O。下列說法正確的是________。

A.反應①進行時，溶液中c(SO32-)/c(HSO)減小，反應②進行時，溶液中c(SO32-)/c(HSO3-)增大

B.反應①與反應②Kw均為10－14

C.循環利用的物質是Na2SO3溶液，尾氣中的氧氣對循環利用的次數有影響

D.反應①進行時，2c(SO32-)＋c(HSO3-)＋c(OH－)之和不變

(3)電解法

①如圖所示，Pt(Ⅰ)電極的反應式為________________；

②當電路中轉移0.02 mol e－時(較濃H2SO4尚未排出)，交換膜左側溶液中約增加________ mol離子。

Answer 1

【答案】0.03 mol/(L·min) 減小CO2的濃度 0.675 AC SO2－2e－＋2H2O=SO42-＋4H＋ 0.03

【解析】

（1）①由圖可知，0～20min內二氧化硫濃度變化量為0.6mol/L，依據計算反應速率；

②30 min時，二氧化碳的濃度降低，S2的濃度不變，而后二氧化碳和S2的濃度均增大，應該是減小二氧化碳的濃度導致的；

③化學平衡常數為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值，固體和純液體的濃度視為常數，不代入表達式，20min時，反應達到平衡狀態，此時c(SO2)=0.4mol/L，c(CO2)=0.6mol/L，c(S2)=0.3mol/L，據此計算該反應的平衡常數；

（2）A. ，反應①進行時，溶液酸度增大；反應②進行時，溶液酸度減小；

B. Kw只與溫度有關，升溫Kw增大；

C. 循環利用的物質是Na2SO3溶液，Na2SO3、NaHSO3容易被尾氣中的氧氣氧化；

D. 根據電荷守恒2c(SO32-)＋c(HSO3-)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，以及溶液中c(H＋)的變化分析；

（3）①根據電極上物質化合價的變化判斷Pt(Ⅰ)為陽極，二氧化硫被氧化成硫酸，電極反應為SO2－2e－＋2H2O=SO42-＋4H＋。

②依據電極反應式：陽極：SO2－2e－＋2H2O=SO42-＋4H＋，陰極：2HSO3- +2e- +2H+=S2O42-+2H2O，以及離子的移動判斷交換膜左側溶液中約增加離子的物質的量。

（1）①由圖可知，0～20min內二氧化硫濃度變化量為0.6mol/L，故；

故答案為：0.03 mol/(L·min)；

②30 min時，二氧化碳的濃度降低，S2的濃度不變，而后二氧化碳和S2的濃度均增大，應該是減小二氧化碳的濃度導致的；

故答案為：減小CO2的濃度；

③20min，反應達到平衡狀態，此時c(SO2)=0.4mol/L，c(CO2)=0.6mol/L，c(S2)=0.3mol/L，則該反應的平衡常數；

故答案為：0.675；

（2）A. ，反應①進行時，溶液酸度增大，溶液中減小，反之，反應②進行時，溶液酸度減小，溶液中增大，A項正確；

B. 反應②需加熱，故Kw大于10－14，B項錯誤；

C. 循環利用的物質是Na2SO3溶液，尾氣中的氧氣可氧化Na2SO3、NaHSO3，從而影響其再生能力，減少其循環利用的次數，C項正確；

D. 反應①進行時，2c(SO32-)＋c(HSO3-)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，c(Na＋)不變，但c(H＋)增大，故2c(SO32-)＋c(HSO3-)＋c(OH－)之和增大，D項錯誤；

故答案為：AC；

（3）①由圖可知，Pt(Ⅰ)電極上二氧化硫被氧化成硫酸，則該電極為陽極，電極反應為SO2－2e－＋2H2O=SO42-＋4H＋；

故答案為：SO2－2e－＋2H2O=SO42-＋4H＋；

②依據電極反應式：陽極：SO2－2e－＋2H2O=SO42-＋4H＋，陰極：2HSO3- +2e- +2H+=S2O42-+2H2O，電路中轉移0.02 mol e－時，左側生成SO42-的物質的量為0.01 mol，生成氫離子物質的量為0.04 mol，為保持溶液電中性，0.01 mol的硫酸根離子需要0.02 mol的氫離子，多余的氫離子通過陽離子交換膜移動到右側，即有0.02 mol氫離子移動到右側，右側溶液也保持電中性，故左側溶液中增加的離子為0.01 mol＋0.02 mol＝0.03 mol；

故答案為：0.03。