Question

15．工業(yè)廢氣、汽車(chē)尾氣排放出的SO₂、NO_x等，是形成霧霾的重要因素．霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠�合物等粒子形成的煙霧．
（1）SO₂在煙塵的催化下形成硫酸的反應(yīng)方程式是2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄．
（2）已知2SO₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃（g）△H=-196kJ/mol，提高反應(yīng)中SO₂的轉(zhuǎn)化率，是減少SO₂排放的有效措施．
①T溫度時(shí)，在2L容積固定不變的密閉容器中加入2.0mol SO₂和1.0mol O₂，5min后反應(yīng)達(dá)到平衡，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為50%，則υ（O₂）=0.05mol/（L•min）．
②在①的條件下，判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bde（填字母）．
a．SO₂、O₂、SO₃三者的濃度之比為2：1：2      b．容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變
c．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變             d．SO₃的物質(zhì)的量不再變化
e．SO₂ 的生成速率和SO₃的生成速率相等
（3）煙氣中的SO₂可以用NaOH溶液吸收，將所得的Na₂SO₃溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得到H₂SO₄，其原理如圖所示．（電極材料為石墨）

①圖中a極要連接電源的（填“正”或“負(fù)”）負(fù)極，C口流出的物質(zhì)是硫酸．
②SO₃^2-放電的電極反應(yīng)式為SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．
③電解過(guò)程中若消耗12.6gNa₂SO₃，則陰極區(qū)變化的質(zhì)量為4.4g（假設(shè)該過(guò)程中所有液體進(jìn)出口密閉）．

Answer 1

分析 （1）SO₂在煙塵的催化下形成硫酸是2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄；
（2）①根據(jù)三段式求出轉(zhuǎn)化量，再根據(jù)反應(yīng)速率的定義式計(jì)算；
    ②化學(xué)平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
（3）①根據(jù)電解池中陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向：陽(yáng)離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負(fù)極，SO₃^2-在陽(yáng)極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質(zhì)是H₂SO₄；
②SO₃^2-失去電子被氧化成SO₄^2-；
③電解過(guò)程中陰極區(qū)放氫生堿，水變?yōu)闅溲趸�鈉，陰極區(qū)變化的質(zhì)量等于氫氧化鈉的質(zhì)量減去消耗水的質(zhì)量，根據(jù)電子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）SO₂在煙塵的催化下形成硫酸是2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，
故答案為：2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄；
（2）①T₁溫度時(shí)，在2L的密閉容器中加入4.0molSO₂和2.0molO₂，5min后反應(yīng)達(dá)到平衡，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為50%，
               2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H＜0
起始量（mol） 2.0        1.0   0
變化量（mol）2.0×50%    0.5   0.5
平衡量（mol） 1.0        0.5    0.5
前5min內(nèi)O₂的平均反應(yīng)速率=$\frac{0.5mol}{2L×5min}$=0.05mol/（L•min）；
故答案為：0.05mol/（L•min）；
②化學(xué)平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
a．物質(zhì)的濃度關(guān)系和起始量和轉(zhuǎn)化率有關(guān)，SO₂、O₂、SO₃三者的濃度之比為2：1：2 不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a不符合；
b．因?yàn)樵摲磻?yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，恒溫恒容條件下，壓強(qiáng)為變量，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不變說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故b符合；
c．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，密度在反應(yīng)過(guò)程中和平衡狀態(tài)都不變，容器中混合氣體的密度保持不變不能說(shuō)明費(fèi)用達(dá)到平衡狀態(tài)，故c不符合；
d．SO₃的物質(zhì)的量不再變化，能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d符合；
e．SO₂的生成速率和SO₃的生成速率相等說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相同，能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故e符合；
故答案為：bde；
（3）①根據(jù)電解池中陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向：陽(yáng)離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負(fù)極，SO₃^2-在陽(yáng)極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質(zhì)是H₂SO₄，
故答案為：負(fù)；硫酸；
②SO₃^2-失去電子被氧化成SO₄^2-，電極反應(yīng)式為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
③電解過(guò)程中陰極區(qū)放氫生堿，水變?yōu)闅溲趸�鈉，陰極區(qū)變化的質(zhì)量等于氫氧化鈉的質(zhì)量減去消耗水的質(zhì)量；
根據(jù)電子守恒：
2e^-～Na₂SO₃，～2H₂O～2NaOH～陰極區(qū)變化的質(zhì)量
     126g     36g    80g      44g
     12.6g                    x
x=4.4g
若消耗12.6g Na₂SO₃，則陰極區(qū)變化的質(zhì)量為4.4 g，
故答案為：4.4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡的判斷、電化學(xué)等，試題側(cè)重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的訓(xùn)練和檢驗(yàn)，有利于提高學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．