Question

【题目】硫氧化物易引起环境行染，需要悉心研究。

(1)二氧化硫可用于催化氧化制硫酸。硫酸工业中，作为催化剂的 V2O5对反应 I 的催化循环过程经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，如图所示：

写出 V2O5·SO3参加反应Ⅲ的化学方程式_____。

(2)将 2molSO2和 1molO2充入密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。平衡时 SO3的体积分数(% )随温度和压强的变化如表所示：

	1.0	2.0	3.0
350	54.0	a	b
415	c	40.0	d
550	e	f	36.0

下列判断正确的是______________

A.b >e

B.415℃、2.0MPa时O2的转化率为60%

C.在一定温度和压强下，加入 V2O5作催化剂能加快反应速率，提高 SO3 的体积分数

D.平衡常数 K(550℃)>K(350℃)

(3)较纯的 SO2，可用于原电池法生产硫酸。图中离子交换膜是___________离子交换膜(填“阴”、“阳”)

(4)研究发现含碱式硫酸铝的溶液与SO2 结合的方式有2种：其一是与溶液中的水结合。其二是与碱式硫酸铝中的活性Al2O3结合，通过酸度计测定吸收液的pH变化，结果如图所示：

请解释曲线如图变化的原因____

(5)取五等份SO3，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：3SO3(g)(SO3)3(g) △H<0，反应相同时间后，分别测定体系中SO3的百分含量，并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是________________

A. B. C. D.

(6)用 Na2SO3 溶液作为吸收液吸收 SO2 时，产物为 NaHSO3，已知亚硫酸的两级电离平衡常数分别为 K a1、K a2。则常温下 NaHSO3溶液显酸性的充要条件为_____。(用含为 Ka1、Ka2 的代数式表示)

Answer 1

【答案】2V2O4SO3+O22V2O5+2SO3 A 阳 SO2先与活泼氧化铝结合成亚硫酸铝，此时溶液中Al3+水解使溶液显酸性，后SO2与水结合生成H2SO3，亚硫酸电离使溶液显酸性，且亚硫酸电离强于Al3+的水解 BD Ka1·Ka2＞10-14

【解析】

(1)反应Ⅲ是V2O4SO3与氧气反应生成V2O5和SO3；

(2)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H＜0，结合温度和压强对平衡的影响分析即可。

(3)通氧气的极为正极，发生的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O；

(4)曲线体现随SO2的量增大，溶液的酸性增强，结合亚硫酸铝和亚硫酸溶液的酸性强弱分析；

(5)在恒容状态下，在五个相同的容器中同时通入等量的SO3，反应相同时间．达到平衡状态之前，温度越高，反应速率越大，导致SO3的百分含量越小；达到平衡后，因为该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO3的百分含量随温度升高而升高；在D图中转折点为平衡状态，转折点左侧为平衡状态之前，右侧为平衡状态；

(6)用 Na2SO3 溶液作为吸收液吸收 SO2 时，产物为 NaHSO3，当溶液中HSO3-的电离程度大于HSO3-的水解程度时溶液显酸性。

(1)反应Ⅲ是V2O4SO3与氧气反应生成V2O5和SO3反应Ⅱ生成V2O4SO3，方程式为2V2O4SO3+O22V2O5+2SO3，

(2)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H＜0；

A．在350℃时，增大压强平衡正向移动，SO3的体积分数增大，则b>54.0%；而在恒压条件下升高温度，平衡逆向移动，则550℃时e＜54.0%，即b＞e，故A正确；

B．415℃、2.0MPa时设O2的转化率为x，则：

此时SO3的体积分数为40.0%，即=40.0%，解得：x=50%，故B错误；

C．在一定温度和压强下，加入V2O5作催化剂能加快反应速率，但不改变平衡的移动，则无法提高 SO3 的体积分数，故C错误；

D．平衡常数只受温度影响，升高温度时平衡逆向移动，则K(550℃)＜K(350℃)，故D错误；

故答案为A；

(3)电极b周围通入空气，氧气发生还原反应，则b极为正极，发生的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，说明b极需要消耗H+，而阳离子向正极移动，则离子交换膜为阳离子交换膜；

(4)曲线体现随吸收SO2的量增大，溶液的酸性增强，且吸收一定量SO2后，溶液的pH迅速降低，说明SO2先与活泼氧化铝结合成亚硫酸铝，此时溶液中Al3+水解使溶液显酸性，随着只收SO2气体的量的增大，SO2与水结合生成H2SO3，亚硫酸电离使溶液显酸性，且亚硫酸电离强于Al3+的水解，此时溶液酸性明显增强，即溶液pH降低明显；

(5)A．因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，SO3的百分含量随温度升高而升高，故A错误；

B．因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，SO3的百分含量随温度升高而升高，故B正确；

C．若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的SO3转化得快，导致SO3的百分含量少的情况，不可能出现SO3的百分含量不变的情况，故C错误；

D．在D图中转折点为平衡状态，转折点左则为未平衡状态，右则为平衡状态，反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，故D正确；

故答案为：BD；

(6)在NaHSO3溶液中，的电离平衡为+H+，的水解平衡为H2O+H2SO3+OH-，此时Kh==，当溶液中的电离程度大于的水解程度时溶液显酸性，则Ka2＞Kh=，即Ka1·Ka2＞Kw=10-14。