Question

【題目】“霧霾”成為人們越來越關心的環境問題．霧霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物等污染性物質．請回答下列問題：

（1）某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將得到的Na2SO3溶液進行電解，其中陰陽膜組合電解裝置如圖所示，電極材料為石墨．

①a表示____離子交換膜（填“陰”或“陽”）．A﹣E分別代表生產中的原料或產品．其中C為硫酸，則A表示______．E表示_______．

②陽極的電極反應式為___________________________________．

(2)Na2SO3溶液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32﹣):n(HSO3﹣)變化關系如下表:

n(SO3﹣):n(HSO3﹣)	99：1	1：1	1：99
pH	8.2	7.2	6.2

①Na2SO3溶液顯______性，理由（請用離子方程式表示）_______________________

②當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關系正確的是(選填字母): ____

a．c（Na＋）=2c（SO32-）＋c（HSO3－），

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

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

（3）SO2經過凈化后與空氣混合進行催化氧化可制取硫酸，其中SO2發生催化氧化的反應為：2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）．若在T1℃、0.1MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2（其中n（SO2）：n（O2）=2：1），測得容器內總壓強與反應時間如圖所示．

①圖中A點時，SO2的轉化率為________．

②在其他條件不變的情況下，測得T2℃時壓強的變化曲線如圖所示，C點的正反應速率vc（正）與A點的逆反應速率vA （逆）的大小關系為vc（正）_____vA （逆）（填“＞”、“＜”或“=”）

③圖中B點的壓強平衡常數kp=__________（用平衡分壓代替平衡濃度計算．分壓=總壓×物質的量分數）．

Answer 1

【答案】 陽 NaOH溶液 氫氣 SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣ 堿性 SO32-＋H2O HSO3－+OH－ ab 45% ＞ 24300（MPa）-1

【解析】（1）試題分析：由圖并結合題中信息可知，電極材料為石墨、陰陽膜組合電解Na2SO3溶液時，右室為陽極室，陽極室有硫酸生成，故陽極上發生SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣，溶液變為酸性；左室為陰極實驗室，陰極上發生2H++2e﹣=H2↑，水電離的氫離子放電，溶液變為堿性，鈉離子需要向陰移動、SO32﹣需要向陽極移動，所以a為陽離子交換膜、b為陰離子交換膜。①a表示陽離子交換膜．A﹣E分別代表生產中的原料或產品．其中C為硫酸，則A表示NaOH溶液．E表示氫氣．②陽極的電極反應式為SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣．

(2)試題分析：由表中信息可知，當溶液中SO3﹣含量較多時，溶液顯堿性，當HSO3﹣含量較多時，溶液顯酸性，故的電離程度大于其水解程度。①Na2SO3溶液顯堿性，因為水解使溶液呈堿性，其離子方程式為SO32-＋H2O HSO3－+OH－；②由表中數據可知，當n(SO3﹣)=n(HSO3﹣)時，pH=7.2，因此，當吸收液呈中性時，c（Na＋）> c（HSO3－）> c（SO32-）>c（H＋）=c（OH－），由電荷守恒可知，c（Na＋）=2c（SO32-）＋c（HSO3－）。所以，溶液中離子濃度關系正確的是ab 。

（3）試題分析： SO2發生催化氧化的反應為2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）．若在T1℃、0.1MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2（其中n（SO2）：n（O2）=2：1），假設n（SO2）=2x mol、n（O2）=x mol，反應物轉化率為（反應物按化學計量數之比投料時，反應物的轉化率相同），則SO2、O2、SO3的變化量分別為2x mol、x mol、、2x mol，SO2、O2、SO3的平衡量分別為2x mol、x mol、2x mol。在反應前后壓強之比等于氣體的物質的量之比，所以，A點有，解之得，.

①圖中A點時，SO2的轉化率為45%．

②在其他條件不變的情況下，測得T2℃時壓強的變化曲線如圖所示，由圖像可知，在T2℃反應到達平衡所用的時間較少，故T1＜T2，溫度越高，化學反應速率越快，C點為T2℃平衡狀態、A點為T1℃正在向正反應方向進行的非平衡狀態，所以，C點的正反應速率vc（正）與A點的逆反應速率vA（逆）的大小關系為vc（正）＞vA （逆）。

③由圖中信息可知，B點的總圧為0.07MPa，則，解之得，

則SO2、O2、SO3的平衡量分別為0.2x mol、0.1x mol、1.8x mol，SO2、O2、SO3的物質的量分數分別為、、，SO2、O2、SO3的平衡分壓分別為、、，所以該反應的壓強平衡常數kp=24300（MPa）-1．