Question

【題目】對煙道氣中進行回收再利用具有較高的社會價值和經濟價值。

I. 還原法

(1)一定條件下，由和反應生成和的能量變化如圖所示，每生成，該反應__________(填“放出”或“吸收”)的熱量為____________。

(2)在絕熱恒容的密閉容器中，進行反應：，該反應的平衡常數表達式為_______________________，對此反應下列說法正確的是_________。

a.若混合氣體密度保持不變，則已達平衡狀態

b.從反應開始到平衡，容器內氣體的壓強保持不變

c.達平衡后若再充入一定量，平衡常數保持不變

d.分離出，正、逆反應速率均保持不變

(3)向恒溫恒容密閉容器中通入和，分別進行三組實驗。在不同條件下發生反應：，反應體系總壓強隨時間的變化曲線如圖所示，則三組實驗溫度的大小關系是____________(填“”、“”或“”)；實驗從反應開始至平衡時，反應速率______________。

II.溶液吸收法

常溫下，用溶液吸收的過程中，溶液隨吸收物質的量的變化曲線如圖所示。

(4)常溫下，的二級電離平衡常數的數值為_________________。

Answer 1

【答案】放出 135kJ K= ad = < 6.25×10-3mol/(Lmin)； 10-7.3

【解析】

(1)根據圖象分析，反應物總能量高于生成物總能量，則反應為放熱反應，正、逆反應活化能之差為反應放出的熱量；

(2)氣相為主的反應中，固體物質的濃度不變，根據平衡常數含義列出平衡常數表達式，結合常用判斷化學平衡的方法判斷化學反應是否達到平衡，據此逐項分析；

(3)反應為放熱反應，反應前后氣體物質的量減小，體系壓強減小，體系a和體系b反應起始時和平衡時的壓強都相等，則二者平衡常數相同，對于一定質量的氣體來說，等于衡量，據此分析b和c的體系溫度高低，根據化學反應速率定義計算SO2的平均反應速率；

(4)H2SO3的一級電離平衡為：H2SO3H++HSO3-，二級電離平衡為：HSO3-H++SO32-，根據Na2SO3溶液吸收SO2的過程中，溶液pH隨吸收SO2物質的量的變化曲線計算H2SO3的二級電離平衡常數。

(1)根據圖象分析，反應物的總能量比生成物總能量高，反應發生時多余的能量會釋放出來，因此該反應的正反應為放熱反應，正、逆反應的活化能之差為反應放出的熱量，活化能的差值為270kJ/mol，由于反應產生的S質量為16g，其物質的量為16g÷32g/mol=0.5mol，所以反應放出的熱量為：270kJ/mol×0.5mol=135kJ；

(2)根據平衡常數的含義，可知該反應的平衡常數表達式為K=。

a.混合氣體密度為ρ＝，恒容容器容積V不變，反應前后氣體的質量發生改變，則當反應到達平衡時，氣體總質量m不變，因此若混合氣體密度不變，說明反應已經達到平衡狀態，a正確；

b.反應達到平衡前后，氣體總物質的量發生改變，體系壓強改變，b錯誤；

c.達平衡后若再充入一定量CO2，使化學平衡逆向移動，由于反應在絕熱容器中進行，反應逆向移動會產生熱量變化，導致體系溫度發生改變，化學平衡常數改變，c錯誤；

d.分離出S，由于S是固體，濃度不變，因此改變其物質的量，不影響化學平衡，因此正、逆反應速率均保持不變，d正確；

故合理選項是ad；

(3)體系a和體系b反應起始時和平衡時的壓強都相等，則二者平衡常數相同，體系a和體系b的溫度相等，根據等于衡量，可知初始時刻壓強c＞b，則實驗溫度c＞b，因此三組實驗溫度的關系是a=b＜c；實驗a從反應開始至平衡時，壓強由160kPa改變至120kPa，設反應過程轉化了xmolSO2，由等于衡量可知，氣體的壓強與氣體的體積(即總物質的量)成正比，所以有，，解得x=0.75mol，則反應速率v(SO2)==6.25×10-3mol/(Lmin)；

(4)H2SO3的一級電離平衡為：H2SO3H++HSO3-，二級電離平衡為：HSO3-H++SO32-，根據Na2SO3溶液吸收SO2的過程中，溶液pH隨吸收SO2物質的量的變化曲線分析，H2SO3的二級電離平衡和SO32-的一級水解平衡相關，未通入SO2時，Na2SO3溶液的pH為10.6，則溶液中c(OH-)=10-3.4mol/L，忽略SO32-的二級水解，則溶液中c(HSO3-)=c(OH-)=10-3.4mol/L，300mL1.0mol/LNa2SO3溶液的濃度為1.0mol/L，平衡時c(SO32-)=1.0mol/L-10-3.4mol/L≈1.0mol/L，則水解平衡常數為Kh==10-6.7，H2SO3的二級電離平衡常數Ka2===10-7.3。