Question

【題目】直接排放含SO2的煙氣會形成酸雨，危害環境。工業上常采用催化還原法和堿吸收法處理SO2氣體。

（1）如圖所示：1molCH4完全燃燒生成氣態水的能量變化和1molS(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S(g)、H2O(g)和CO2，寫出該反應的熱化學方程式___。

（2）焦炭催化還原二氧化硫的化學方程式為2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)。一定壓強下，向1L密閉容器中充入足量的焦炭和1molSO2發生反應，測得SO2的生成速率和S2(g)的生成速率隨溫度變化的關系如圖所示：

①A、B、C、D四點對應的狀態中，達到平衡狀態的有___(填字母)。

②該反應的ΔH___0(填“＞”“＜”或“=”)

③下列措施能夠增大SO2平衡轉化率的是___。

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＝___(α＝×100%)。。將含SO2的煙氣通入該氨水中，當溶液顯中性時，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溶液可制得強氧化劑(NH4)2S2O8。

寫出電解NH4HSO4溶液的化學方程式___。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2H2O(g) +2S（s） ΔH=352kJ/mol C < A 0.3% 0.62 2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑

【解析】

（1）根據圖示中反應物和生成物狀態及總能量大小書寫熱化學方程式，再根據蓋斯定律計算反應熱，書寫熱化學方程式；

（2）根據反應速率之比等于化學計量數之比及化學平衡移動原理分析解答；

（3）根據電離度及電離平衡常數的表達式計算溶液中相關離子濃度的比；

（4）根據電解原理及圖示電解質的組成書寫相關電解方程式。

（1）根據圖示中反應物及生成物的能量大小可得熱化學方程式：i.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-(928kJ/mol-126kJ/mol)=802kJ/mol，ii.S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=577kJ/mol，將方程式i2ii得CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+2H2O(g)+CO2(g) ΔH=802kJ/mol2×(577kJ/mol)=+352kJ/mol，故答案為：CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2H2O(g) +2S（s） ΔH=+352kJ/mol；

（2）①達到平衡狀態時，SO2的生成速率與S2(g)的生成速率之比為2:1，根據圖知，只有C點符合，故答案為：C；

②升高溫度平衡向吸熱方向移動，C點到D點，升高溫度，SO2的生成速率與S2(g)的生成速率之比大于2:1，說明SO2的生成速率大于其本身消耗速率，平衡逆向移動，即逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，則ΔH<0，故答案為：<；

③能夠增大SO2平衡轉化率說明平衡正向移動，但不能是增加二氧化硫的物質的量，

A．降低溫度，平衡正向移動，增大二氧化硫轉化率，故正確；

B．增加C的量，平衡不移動，故錯誤；

C．減小容器體積，平衡逆向移動，減小二氧化硫轉化率，故錯誤；

D．添加高效催化劑，平衡不移動，故錯誤；

故答案為A；

（3）Kb(NH3·H2O)=，25℃時2.0mol·L-1的氨水中，c(NH4+)==6×103mol/L，NH3H2O的電離度α=，將含SO2的煙氣通入該氨水中，當溶液顯中性時，溶液中c(H+)=c(OH)=107mol/L，溶液中的，故答案為：0.3%；0.62；

（4）電解硫酸氫銨溶液時生成(NH4)2S2O8和氫氣，氫離子得電子生成氫氣，硫元素失電子，化合價由+6升高為+7，其方程式為2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑，故答案為：2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑。