Question

【題目】硫酸年產量的高低可衡量一個國家化工生產水平發展的高低，SO2轉化為SO3是制備硫酸中的關鍵性反應，也是一個可逆反應。

（1）NO可作為SO2與O2間反應的催化劑，催化機理如下：

①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH1=-113kJ/mol

②SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH2

總反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH3=-196.6kJ/mol ΔH2=__________

（2）一定溫度下，向容積為2L的恒容密閉容器中充入2molSO2、2mo1O2測得容器中壓強的變化如下表所示(SO3為氣體)：

反應時間/min	0	2	4	6	8	10	12
壓強/MPa	16.0a	14.7a	13.7a	13.0a	12.5a	12.4a	12.4a

①0~10min內，υ(SO2)=_________

②該溫度下的平衡常數K=__(結果保留一位小數)。

③反應達到平衡后，再向容器中同時充入均為0.2mol的三種氣體后，υ(正)、υ(逆)的關系是___

（3）一定溫度下，向某密閉容器中通入一定量的二氧化硫和氧氣的混合氣體并使之反應，反應過程中SO2、O2、SO3物質的量變化如下圖所示：

①A、B、C三條曲線中表示SO2物質的量的變化的是__，若在15~20min、25~30min兩個時間段內容器容積不變，則在某一時刻SO3的分解速率較大的時間段是_______。

②10~15min內反應速率發生了明顯變化，其可以的原因有__________

(4)常溫下，用NaOH溶液吸收SO2既可消除SO2造成的大氣污染，也可獲得重要的化工產品，若某吸收液中c(HSO3-):c(SO32-)=1:100，則所得溶液的pH=______(常溫下K1(H2SO3)=1.5×10-2、K2(H2SO3)=1×10-7)

Answer 1

【答案】 -41.8kJ/mol 0.09 mol/(L·min) 147.3 υ(正)>υ(逆) A 25~30 min 加壓、使用催化劑 9

【解析】試題分析：本題考查蓋斯定律的應用、化學反應速率和化學平衡常數的計算、化學平衡圖像的分析、外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響、pH的計算。

（1）應用蓋斯定律，將①+②2得，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）ΔH3=ΔH1+2ΔH2=（-113kJ/mol）+2ΔH2=-196.6kJ/mol；ΔH2=-41.8kJ/mol。

（2）①設從起始到平衡過程中轉化O2物質的量為xmol，用三段式

2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

n（起始）（mol） 2 2 0

n（轉化）（mol） 2x x 2x

n（平衡）（mol）2-2x 2-x 2x

10min和12min時壓強相等，說明10min時反應已經達到平衡狀態且平衡時容器內壓強為12.4a，根據恒溫恒容下氣體的壓強之比等于氣體物質的量之比，=，解得x=0.9，0~10min內，υ（SO2）==0.09mol/（L·min）。

②平衡時SO2、O2、SO3物質的量依次為0.2mol、1.1mol、1.8mol，平衡時SO2、O2、SO3物質的量濃度依次為0.1mol/L、0.55mol/L、0.9mol/L，該溫度下的平衡常數K===147.3。

③反應達到平衡后，再向容器中同時充入均為0.2mol的三種氣體，此時SO2、O2、SO3物質的量濃度依次為0.2mol/L、0.65mol/L、1.0mol/L，Qc==38.5147.3，反應正向進行，υ（正）υ（逆）。

（3）①開始一段時間A、B物質的量隨著時間的推移減小，A、B為反應物，C開始為0，隨著時間的推移增加，C為生成物，且A、B、C在相同時間內的轉化物質的量之比為2：1：2，根據反應2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），A表示SO2物質的量的變化，B表示O2物質的量的變化，C表示SO3物質的量的變化。0~15min時間段為建立平衡，0~15minSO3的分解速率隨著時間的推移增大；15~20min時間段內各物質的濃度不變，保持平衡狀態，SO3的分解速率不變；根據圖像，20min時向容器中充入0.4molO2，瞬時正反應速率變大，逆反應速率不變，平衡向正反應方向移動，20~25min時間段內，SO3的分解速率增大；25min時達到新平衡，25~30min時間段內保持新平衡狀態，SO3的分解速率不變；則SO3的分解速率較大的時間段是25~30min。

②根據圖像，10min時SO2、O2、SO3物質的量都沒有驟變，10~15min內反應速率比0~10min內明顯增大，根據外界條件對化學反應速率的影響，可能的原因是：加壓、使用催化劑。

（4）H2SO3的電離方程式為：H2SO3H++HSO3-、HSO3-H++SO32-，根據電離平衡常數的概念K1（H2SO3）==1.510-2，K2（H2SO3）==110-7；若某吸收液中c（HSO3-）：c（SO32-）=1:100，由于SO32-比HSO3- 多得多，溶液中水解平衡為SO32-+H2OHSO3-+OH-，該水解平衡常數====110-7，將c（HSO3-）：c（SO32-）=1:100代入，解得c（OH-）=110-5mol/L，則c（H+）=110-9mol/L，溶液的pH=-lgc（H+）=9。