Question

12．某硫酸廠用以下幾種方法處理SO₂尾氣．
（1）活性炭還原法反應(yīng)原理：恒溫恒容2C （s）+2SO₂（g）═S₂（g）+2CO₂（g）．反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的濃度如圖1：
①第一次出現(xiàn)平衡的時(shí)間是第20min；
②0～20min反應(yīng)速率表示為V（SO₂）=0.03mol/（L•min）；
③30min時(shí)，改變某一條件平衡發(fā)生移動(dòng)，則改變的條件最有可能是減小CO₂的濃度；40min時(shí)，平衡常數(shù)值為0.675．
（2）亞硫酸鈉吸牧法：①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的離子方程式為SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-；
②常溫下，當(dāng)吸收至pH=6時(shí)，吸收液中相關(guān)離子濃度關(guān)系一定正確的是ad（填序號）
a．c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
b．c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+C（H₂SO₃）
c．c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
d．水電離出c（OH^一）=l×l0^-8 mol/L，
（3）電化學(xué)處理法：如圖2所示，Pt（1）電極的反應(yīng)式為SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4 H⁺；堿性條件下，用Pt（2）電極排出的S₂O₄^2-溶液吸收NO₂，使其轉(zhuǎn)化為N₂，同時(shí)有SO₃^2-生成．若陽極轉(zhuǎn)移電子6mol，則理論上處理NO₂氣體1.5mol．

Answer 1

分析 （1）①可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，各組分濃度保持不變；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（SO₂）；
③30min時(shí)瞬間，CO₂濃度降低，S₂的濃度不變，而后CO₂、S₂的濃度均增大，應(yīng)是減小CO₂的濃度；
40min時(shí)的平衡常數(shù)和20min時(shí)相同，根據(jù)K=$\frac{c（{S}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
（2）①Na₂SO₃溶液與SO₂反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉；
②a．根據(jù)電荷守恒判斷；
b．溶液可能是NaHSO₃、Na₂SO₃混合溶液，根據(jù)物料守恒判斷；
c．pH=6時(shí)溶液呈酸性，NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于其水解程度；
d．水電離出氫離子濃度等于溶液中氫氧根離子濃度；
（3）①由圖可知，Pt_（1）電極上二氧化硫被氧化生成硫酸；
②根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算NO₂的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）①從圖中可看出20min時(shí)各組分濃度不變，此時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，故答案為：20；
②0～20min時(shí)，SO₂濃度變化為1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，故v（SO₂）=$\frac{0.6mol/L}{20min}$=0.03mol/（L•min），
故答案為：0.03mol/（L•min）；
③30min時(shí)瞬間，CO₂濃度降低，S₂的濃度不變，而后CO₂、S₂的濃度均增大，應(yīng)是減小CO₂的濃度；
40min時(shí)的平衡常數(shù)和20min時(shí)相同，20min時(shí)，SO₂（g）=0.4mol/L，S₂（g）=0.3mol/L，CO₂（g）=0.6mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{c（{S}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）}$=$\frac{0.3×0．{6}^{2}}{0．{4}^{2}}$=0.675，
故答案為：減小CO₂的濃度；0.675；
（2）①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的離子方程式為SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-，
故答案為：SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-；
②a．根據(jù)電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故a正確；
b．當(dāng)溶質(zhì)為NaHSO₃時(shí)，溶液中S元素以SO₃^2-、HSO₃^-、H₂SO₃形式存在，Na元素與硫元素物質(zhì)的量之比為1：1，故溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），若還存在Na₂SO₃，則c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），故b錯(cuò)誤；
c．pH=6時(shí)溶液呈酸性，NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于其水解程度，故溶液中c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-），故c錯(cuò)誤；
d．水電離出氫離子濃度等于溶液中氫氧根離子濃度，由于溶液的pH=6，水電離出c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-6}}$mol/L=l×l0^-8 mol/L，故d正確，
故答案為：ad；
（3）①由圖可知，Pt_（1）電極上二氧化硫被氧化生成硫酸，電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4 H⁺，
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4 H⁺；
②NO₂轉(zhuǎn)化為N₂，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知處理NO₂的物質(zhì)的量為$\frac{6mol}{4}$=1.5mol，
故答案為：1.5．

點(diǎn)評 本題考查反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、離子濃度比較、電極反應(yīng)式書寫、電解池有關(guān)計(jì)算等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，側(cè)重考查學(xué)生對知識的遷移應(yīng)用，難度中等．