Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”。研究含氮和含硫化合物的性質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護中有重要意義。

（1）制備硫酸可以有如下兩種途徑：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=－198 kJ· mol－1

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)　ΔH=－41.8 kJ· mol－1

若CO的標準燃燒熱為 283 kJ· mol－1，則1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成CO2和NO的能量變化示意圖中E2=________kJ· mol－1。

（2）已知某溫度下，H2SO3的電離常數(shù)為K1≈1.5×10－2，K2≈1.0×10－7，用NaOH溶液吸收SO2。當溶液中HSO3－、SO32－離子濃度相等時，溶液的pH約為_______________。

（3）連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)具有強還原性，廢水處理時可在弱酸性條件下加入亞硫酸氫鈉電解產(chǎn)生連二亞硫酸根，進而將廢水中的HNO2還原成無害氣體排放，連二亞硫酸根氧化為原料循環(huán)電解。產(chǎn)生連二亞硫酸根的電極反應(yīng)式為________________，連二亞硫酸根與HNO2（HNO2的電離常數(shù)為Ka=5.1×10－4）反應(yīng)的離子方程式為________________________________。

（4）鍋爐煙道氣含CO、SO2，可通過如下反應(yīng)回收硫：2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)。某溫度下在2 L恒容密閉容器中通入2 mol SO2和一定量的CO發(fā)生反應(yīng)，5 min后達到平衡，生成1 mol CO2。

①其他條件不變時，隨著溫度的升高，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率變化如圖A，請解釋其原因________________________________。（已知硫的沸點約是445°C）

②保持其他條件不變，第8分鐘時，將容器體積迅速壓縮至1 L，在10分鐘時達到平衡，CO的物質(zhì)的量變化了1 mol。請在圖B中畫出SO2濃度6～11分鐘的變化曲線。______

Answer 1

【答案】359.8 7 2HSO3-+2e-+2H+S2O42-+2H2O 3S2O42-+2HNO2+2H2O6HSO3-+N2↑ 正反應(yīng)放熱，溫度升高平衡逆向移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率降低；溫度高于445 ℃后硫變成氣態(tài)，正反應(yīng)吸熱，溫度升高平衡正向移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率升高。

【解析】

（1）①2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)，②SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)，③CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－283kJ·mol－1，NO2與CO反應(yīng)的方程式為NO2＋CO=CO2＋NO，因此有②－①/2＋③得出：NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g) △H=(－41.8kJ·mol－1＋198/2kJ·mol－1－283kJ·mol－1)=－225.8kJ·mol－1，△H=E1－E2=134kJ·mol－1－E2=－225.8kJ·mol－1，即E2=359.8kJ·mol－1；

（2）用NaOH溶液吸收SO2，當溶液中HSO3－、SO32－濃度相等，K2==c(H＋)=1.0×10－7，即該溶液的pH=7；

（3）在弱酸性條件下加入亞硫酸氫鈉電解產(chǎn)生連二亞硫酸根，S的化合價由＋4價→＋3價，即在陰極上產(chǎn)生連二亞硫酸根，電極反應(yīng)式為2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O；廢水中HNO2被還原成無害氣體，即HNO2為氧化劑，被還原成N2，根據(jù)HNO2的電離常數(shù)，以及H2SO3的電離平衡常數(shù)，推出HNO2電離出H＋能力大于HSO3－，因此離子方程式為3S2O42－＋2HNO2＋2H2O=6HSO3－＋N2↑；

（4）①已知硫的沸點為445℃，445℃之前S為液態(tài)，隨著溫度升高，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，根據(jù)勒夏特列原理，說明低于445℃時，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，高于445℃時，硫為氣體，隨著溫度升高，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)勒夏特列原理，說明高于445℃，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率變化如圖A，其原因是正反應(yīng)放熱，溫度升高平衡逆向移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率降低；溫度高于445 ℃后硫變成氣態(tài)，正反應(yīng)吸熱，溫度升高平衡正向移動，SO2平衡轉(zhuǎn)化率升高；

（6）5min達到平衡，此時c(SO2)=(2mol－1/2mol)/2mol·L－1=0.75mol·L－1，將容器體積迅速壓縮至1L，此時c(SO2)=1.50mol·L－1，壓縮氣體，壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向進行，c(SO2)減少，10min達到平衡時CO物質(zhì)的量變化了1mol，消耗SO2物質(zhì)的量為0.5mol，即達到平衡時c(SO2)=1mol·L－1，圖像為；