Question

【题目】SO2的含量是衡量大气污染的一个重要指标。工业上常采用催化还原法、吸收法或电解法处理SO2。利用催化还原 SO2法 不仅可消除SO2污染，而且可得到有经济价值的单质S。

(1)已知CH4和S的燃烧热(△H)分别为-890.3 kJ/ mol和一297.2 kJ/ mol , 则CH4 催化还原SO2反应：CH4(g) +2 SO2 (g) =CO2(g)+ 2S(s)+ 2 H2O(1) △H =_____kJ/mol

(2)在恒容密闭容器中，用 H2还原SO2生成S 的反应分两步完成(如图1所示)，该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示 ：

分析可知X为_______(填化学式)，o~t1时间段的温度为_______，o~ t1时间段用SO2表示的化学反应速率为______________。

(3)焦炭催化还原SO2生成S2, 化学方程式为2C(s)+ 2 SO2 (g)S2(g)+2CO2(g)△H < 0。

实验测得：v正= k 正c2 (SO2 ) , v逆= k 逆c(S2 ) c2 ( CO 2) ( k正、k逆为速率常数，只与温度有关)．某温度下，向2L的恒容密闭容器中充入lmol SO2，并加入足量焦炭，当反应达平衡时，SO2 转化率为80%,则：

①k正：k 逆=_______________。

②若升高温度，k正增大的倍数______( 填“> ”、“< ”或“= ”) k 逆增大的倍数。

(4) 利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2。

直流电源a为_______极，电解时．电极B的电极反应式为_____________。

Answer 1

【答案】-295.9kJ/mol H2S 300℃ mol/(Lmin) 3.2:1 ＜ 正 2HSO3-+2H++2e-═S2O42-+2H2O

【解析】

（1）CH4和SO2反应的化学方程式为CH4+2SO2=CO2+2S+2H2O，CH4和S的燃烧热分别为890.3kJ/mol和297.2kJ/mol，热化学方程式为：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol ②S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-297.2kJ/mol，根据盖斯定律①-②×2计算CH4（g）+2SO2（g）═CO2（g）+2S（s）+2H2O（l）的焓变△H；

（2）根据图1可知，在300℃时，SO2和H2反应生成H2S，在100℃到200℃时，H2S和SO2反应生成S和水；0～t1时间段用SO2 表示的化学反应速率v=；

(3) 某温度下，向2L的恒容密闭容器中充入lmol SO2，并加入足量焦炭，当反应达平衡时，SO2 转化率为80%，则：

①当反应达到平衡时，v正=v逆，据此计算k正：k 逆；

②升高温度，正、逆反应速率均升高，且平衡向吸热反应方向移动；

(4) 依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极区发生反应SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，阳极与电源的正极a相连，b为电源负极，阴极的电极反应式为2HSO3-+2H++2e-═S2O42-+2H2O，以此解答该题。

（1）CH4和S的燃烧热分别为890.3kJ/mol和297.2kJ/mol，可知热化学方程式：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol，②S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-297.2kJ/mol，根据盖斯定律①-②×2可得CH4（g）+2SO2（g）═CO2（g）+2S（s）+2H2O（l）△H=-295.9kJ/mol；

（2）根据图1可知，在300℃时，SO2和H2反应生成H2S，在100℃到200℃时，H2S和SO2反应生成S和水，所以X为H2S；在图2中，0～t1时间段SO2和H2的浓度降低，H2S的浓度升高，故0～t1时间段温度为300℃；用SO2 表示的化学反应速率v===mol/（Lmin）；

(3) 某温度下，向2L的恒容密闭容器中充入lmol SO2，并加入足量焦炭，当反应达平衡时，SO2 转化率为80%，则：

①当反应达到平衡时，v正=v逆，则k正c2 (SO2 ) =k逆c(S2)c2(CO2)，故k正：k逆===3.2:1；

②此反应正反应为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，此时v正＜v逆，则k正增大的倍数小于k逆增大的倍数；

(4) 依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，则电源a为正极；电解时，电极B为阴极，HSO3-还原为S2O42-，则发生的电极反应式为2HSO3-+2H++2e- ═S2O42-+2H2O。