Question

【題目】二氧化硫是造成大氣污染的主要有害氣體之一，工業(yè)制備硫酸的接觸室中二氧化硫不能完全轉(zhuǎn)化為三氧化硫，尾氣必須處理。某興趣小組模擬接觸室中反應(yīng)，如圖是分別在三種不同實驗條件下進行反應(yīng)，反應(yīng)物二氧化硫的濃度隨時間的變化。

(1)工業(yè)制硫酸的接觸室中用二氧化硫與氧氣制三氧化硫的生產(chǎn)條件為_______。

(2)實驗②，0～4min 平均反應(yīng)速率v(O2)=______。

(3)實驗③可能改變的條件是什么：______請簡述理由。______（已知正反應(yīng)放熱）

(4)二氧化硫尾氣可以用氨水吸收，最終的產(chǎn)物可能有(NH4)2SO4、(NH4)2SO3、NH4HSO3。若三者的物質(zhì)的量濃度相同時，銨根離子濃度由大到小的順序為______。

(5)濃硫酸是常見的干燥劑，請解釋不能干燥硫化氫與氨氣的原因_____。

Answer 1

【答案】常壓、催化劑、加熱 0.00375mol/(Lmin) 降低溫度 實驗③中反應(yīng)達到平衡的時間增加，SO2的轉(zhuǎn)化率升高 (NH4)2SO4、(NH4)2SO3、NH4HSO3 濃硫酸具有強氧化性會氧化硫化氫，具有酸性會與氨氣反應(yīng)

【解析】

(1)根據(jù)可逆反應(yīng)的特點及化學反應(yīng)速率、化學平衡移動原理分析；

(2)實驗②，先計算0-4min v(SO2)平均反應(yīng)速率，然后根據(jù)不同物質(zhì)的速率關(guān)系，計算v(O2)；

(3)根據(jù)反應(yīng)特點，結(jié)合達到平衡時間、平衡時SO2的含量判斷反應(yīng)條件；

(4)根據(jù)鹽的組成判斷NH4+濃度的大小；

(5)根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律分析。

(1)SO2與O2生成SO3的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，方程式為：2SO2+O22SO3，由于升高溫度、使用催化劑可加快反應(yīng)速率，縮短達到平衡所需要的時間，所以反應(yīng)要在催化劑、加熱下進行，由于在常壓下反應(yīng)物SO2的轉(zhuǎn)化率較大，若采用增大壓強的方法，盡管增大壓強，可以加快反應(yīng)速率，可以使化學平衡正向移動，提高SO2的轉(zhuǎn)化率，但產(chǎn)生大的動力消耗較大的能量，而且對設(shè)備的材料投入相應(yīng)的也增大，平衡移動SO2的轉(zhuǎn)化率增大不多，不經(jīng)濟，因此一般就采用常壓條件下，加熱和使用催化劑進行反應(yīng)；

(2)對于實驗②，根據(jù)圖示可知在0～4min 內(nèi)平均反應(yīng)速率v(SO2)==0.0075 mol/(Lmin)，由于用不同物質(zhì)表示反應(yīng)速率時，速率比等于化學計量數(shù)的比，所以v(O2)= v(SO2)=×0.0075 mol/(Lmin)=0.00375mol/(Lmin)；

(3)根據(jù)圖象可知：實驗③達到平衡所需時間長，說明反應(yīng)速率減小，而且達到平衡時SO2的濃度降低，平衡含量降低，說明化學平衡正向移動，由于可逆反應(yīng)2SO2+O22SO3的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，則改變的條件是降低反應(yīng)溫度；

(4)若產(chǎn)生的三種鹽(NH4)2SO4、(NH4)2SO3、NH4HSO3的物質(zhì)的量濃度相同，根據(jù)電離方程式(NH4)2SO4=2NH4++SO42-、(NH4)2SO3=2NH4++SO32-、NH4HSO3=NH4++HSO3-，可知銨根離子濃度最小的是NH4HSO3；(NH4)2SO4是強酸弱堿鹽，只存在NH4+的水解作用，而(NH4)2SO3是弱酸弱堿鹽，在溶液中NH4+、SO32-都發(fā)生水解反應(yīng)，SO32-水解反應(yīng)對NH4+的水解起促進作用，導致NH4+的濃度比(NH4)2SO4的小，所以若三者的物質(zhì)的量濃度相同時，銨根離子濃度由大到小的順序為(NH4)2SO4、(NH4)2SO3、NH4HSO3；

(5)濃硫酸是常見的干燥劑，濃硫酸中+6價的S具有強的氧化性，因而使具有強氧化性，而H2S具有還原性，二者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生S和H2O，因此不能干燥硫化氫；濃硫酸具有酸性，會與堿性氣體氨氣反應(yīng)產(chǎn)生硫酸銨，因此也不能用硫酸干燥氨氣。