Question

硫元素的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。

（1）400℃，1.01× Pa下，容积为1．0L的密闭容器中充入0.5molSO₂, (g)和0.3 molO₂ (g)，发生反应2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  △H＝－198kJ/mol。反应中n(SO₃)和n(O₂)随时间变化的关系如右图所示。反应的平衡常数K＝_______；0到10 min内用SO₂表示的平均反应速率_________。根据图中信息，判断下列叙述中正确的是_____（填序号）。

A．a点时刻的正反应速率比b点时刻的大

B．c点时刻反应达到平衡状态

C．d点和e点时刻的c(O₂)相同

D．若5 00℃，1.01×10⁵Pa下，反应达到平衡时，n( SO₃) 比图中e点时刻的值大

（2）用NaOH溶液吸收工业废气中的SO₂，当吸收液失去吸收能力时，25℃时测得溶液的pH=5.6，溶液中Na^＋,H^＋, HSO₃^－,SO₃^2－离子的浓度由大到小的顺序是__________________。

（3）可通过电解法使（2）中的吸收液再生而循环利用（电极均为石墨电极），其工作示意图如下：

HSO₃^－在阳极室反应的电极反应式为________________________，阴极室的产物_________________。

 

Answer 1

【答案】

（共12分）（1）（6分）160 （mol·L^-1）^-1（2分）； 0.04 mol·L^-1·min^-1（2分）；AC（2分）

（2）（2分）c(Na⁺)＞c(HSO₃^-)＞c(H⁺)＞c(SO₃^2-)

（3）（4分）HSO₃^-+H₂O－2e^－＝SO₄^2-+3H⁺ （2分）   H₂、NaOH（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知，反应进行到10min时反应达到平衡状态，平衡时三氧化硫的物质的量是0.4mol，其浓度是0.4mol/L，则

2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)

起始浓度（mol/L）   0.5      0.3       0

转化浓度（mol/L）   0.4     0.2        0.4

转化浓度（mol/L）   0.1     0.1        0.4

所以该反应的平衡常数K＝＝＝160

0到10 min内用SO₂表示的平均反应速率0.4mol/L÷10min＝0.04 mol·L^-1·min^-1。

A、a点时刻反应物的浓度大于b点时刻反应物的浓度，所以a点时刻的正反应速率比b点时刻的大，A正确；

B、c点时刻正逆反应速率不相等，所以反应没有达到平衡状态，B不正确；

C、d点和e点时刻的平衡状态都是相同的，所以c(O₂)相同，C正确；

    D、正方应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，所以若5 00℃，1.01×10⁵Pa下，反应达到平衡时，n( SO₃) 比图中e点时刻的值小，D不正确，答案选AC。

（2）当吸收液失去吸收能力时，反应中生成亚硫酸氢钠。25℃时测得溶液的pH＝5.6，这说明HSO₃^－的电离程度大于HSO₃^－的水解程度，所以溶液中Na^＋,H^＋, HSO₃^－,SO₃^2－离子的浓度由大到小的顺序是c(Na⁺)＞c(HSO₃^-)＞c(H⁺)＞c(SO₃^2-)。

（3）电解池阳极失去电子，发生氧化反应。阴极得到电子，发生还原反应。所以HSO₃^－在阳极室反应的电极反应式为HSO₃^-+H₂O－2e^－＝SO₄^2-+3H⁺。阴极是溶液中的氢离子得到电子，生成氢气，同时破坏阴极周围水的电离平衡，所以阴极产物是氢气和氢氧化钠。

考点：考查电离平衡常数和反应速率的有关计算；平衡状态以及外界条件对平衡状态的影响；溶液中离子浓度大小比较以及电化学原理的有关判断和应用等