Question

【題目】煤炭是我國的主要能源之一，與之伴生的二氧化硫(SO2)和酸雨污染問題較為突出。目前我國采用的控制方法是電廠煙氣脫硫。煙氣脫硫的原理是利用堿性物質(zhì)吸收并固定酸性的二氧化硫，主要有如下兩種方法：

I、鈉堿循環(huán)法脫硫技術(shù)。

(1)此法是利用Na2SO3溶液可脫除煙氣中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應(yīng)的離子方程式： 。

(2)NaOH溶液吸收SO的過程中，pH隨n(SO32-)：n(HSO3-)變化關(guān)系如下表：

n(SO32-)：n(HSO3-)	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

①由上表判斷，NaHSO3溶液顯 性，用化學(xué)平衡原理解釋： 。

②當(dāng)溶液呈中性時(shí)，離子濃度關(guān)系正確的是(選填字母)： 。

a．c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)

b．c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H-)=c(OH-)

c．c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)

II、石灰石脫硫法

此法是以石灰石為原料通過系列反應(yīng)將硫元素以CaSO4的形式固定，從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會(huì)與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H=218.4kJ·mol-1(反應(yīng)Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)△H2=-175.6kJ·mol-1(反應(yīng)Ⅱ)

請(qǐng)回答下列問題：

(1)結(jié)合反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ寫出CaSO4(s)與CaS(s) 的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 。

(2)對(duì)于氣體參與的反應(yīng)，表示平衡常數(shù) Kp時(shí)用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量濃度c(B)，則反應(yīng)Ⅰ的Kp= (用表達(dá)式表示)。

(3)假設(shè)某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)小于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是 。

(4)圖1為實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時(shí)固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。則降低該反應(yīng)體系中產(chǎn)生的SO2生成量的措施有 。

A、向該反應(yīng)體系中投入生石灰

B、在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度

C、降低CO的初始體積百分?jǐn)?shù)

D、提高反應(yīng)體系的溫度

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Answer 1

【答案】

Ⅰ、(1)2OH-+SO2═SO32-+H2O；

(2)①酸；溶液中存在HSO3-H++SO32-，HSO3-+H2OH2SO3+OH-，顯酸性是因其電離大于其水解；②bc；

Ⅱ、(1)3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g)△H=1049.2kJmol-1；

(2)；(3)B；(4)AB。

【解析】

試題分析：Ⅰ、(1)二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式：2OH-+SO2═SO32-+H2O，故答案為：2OH-+SO2═SO32-+H2O；

(2)①由表格中的數(shù)據(jù)可知，溶液呈酸性，HSO3-越多，酸性越強(qiáng)，是因?yàn)槿芤褐写嬖冢?/span>HSO3-SO32-+H+； HSO3-+H2OH2SO3+OH-電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，故答案為：酸；溶液中存在HSO3-H++SO32-，HSO3-+H2OH2SO3+OH-，顯酸性是因其電離大于其水解；

②吸收液呈中性時(shí)，溶質(zhì)為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，電離與水解的程度相等，a．由電荷守恒可知，c(H+)+c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，中性溶液則c(H+)═c(OH-)，則c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)，c(SO32-)≠c(H2SO3)，故a錯(cuò)誤；b．SO32-+H2OHSO3-+OH-，HSO3-H++SO32-，亞硫酸兩步水解，則離子濃度為c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H+)=c(OH-)，故b正確；c．由電荷守恒可知，c(H+)+c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，中性溶液則c(H+)═c(OH-)，則c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)，故c正確；故答案為：bc；

Ⅱ、(1)CaSO4 (s)+CO (g) CaO(s)+SO2 (g)+CO2 (g)△H=218.4kJmol-1(反應(yīng)Ⅰ)，CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+4CO2(g)△H2=-175.6kJmol-1 (反應(yīng)Ⅱ)根據(jù)蓋斯定律將反應(yīng)Ⅰ×4-反應(yīng)Ⅱ)得：3CaSO4 (s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2 (g)△H=1049.2kJmol-1，故答案為：3CaSO4 (s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2 (g)△H=1049.2kJmol-1；

(2)由題意可知，平衡常數(shù)等于氣體生成物二氧化硫、二氧化碳濃度冪之積除以氣體反應(yīng)物一氧化氮濃度冪之積，所以反應(yīng)Ⅰ的Kp= ，故答案為：；

(3)反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ為放熱反應(yīng)，則A、D錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)小于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，則反應(yīng)Ⅱ的活化能較小，則C錯(cuò)誤、B正確，故答案為：B；

(4)A．向該反應(yīng)體系中投入生灰石，可使更多的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，減少二氧化硫的排放，故A正確；B．由反應(yīng)Ⅰ可知生成二氧化硫的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則低溫下不利于生成二氧化硫，則應(yīng)在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度，故B正確；C．由圖象可知，降低CO的初始體積百分?jǐn)?shù)，減小CaS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增加二氧化硫的排放，故C錯(cuò)誤；D．提高反應(yīng)體系的溫度，不利于二氧化硫的減少，故D錯(cuò)誤；故答案為：AB。