Question

一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
2CO（g）+SO₂（g）

催化剂

2CO₂（g）+S（l）△H
（1）已知2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ?mol^-1
S（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ?mol^-1
则反应热△H=

 

 kJ?mol^-1．
（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO₂的转化率随反应温度的变化如图a．260℃时，

 

（填Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃）作催化剂反应速率最快．Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使SO₂的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe₂O₃的主要优点是

 

．
（3）科研小组在380℃、Fe₂O₃作催化剂时，研究了不同的投料比[n（CO）：n（SO₂）]的比值对SO₂转化率的影响，结果如图b．请在答题卡坐标图中画出n（CO）：n（SO₂）=2：1时，SO₂转化率的预期变化曲线．
（4）工业上还可用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃．某温度下用1.0mol?L^-1的Na₂SO₃溶液吸收纯净的SO₂，当溶液中c（SO₃^2-）的浓度降至0.2mol?L^-1时，吸收能力显著下降应更换吸收剂．
①此时溶液中c（HSO₃^-）约为

 

mol?L^-1；
②此时溶液pH=

 

．（已知该温度下SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-的平衡常数K=8×10⁶ L?mol^-1，计算时SO₂、H₂SO₃的浓度忽略不计）

Answer 1

考点：有关反应热的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,转化率随温度、压强的变化曲线,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（2）根据图示内容对比260℃时SO₂的转化率来寻找反应速率最快，根据催化剂和二氧化硫转化率之间的关系来判断Fe₂O₃作催化剂的优点；
（3）n（CO）：n（SO₂）=2：1时反应速率界于n（CO）：n（SO₂）=3：1和n（CO）：n（SO₂）=1：1之间，压强对反应速率的影响来回答即可；
（4）①根据化学方程式结合物质的量之间的关系来计算；
②根据SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常数K来计算即可．

解答： 解：（1）已知①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ?mol^-1
②（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ?mol^-1
反应2CO（g）+SO₂（g）

催化剂

2CO₂（g）+S（l）可以是①-②所得，所以该反应的焓变△H=-566kJ?mol^-1-（-296kJ?mol^-1）=-270kJ?mol^-1，
故答案为：-270；
（2）根据图示内容，对比260℃时不同催化剂作用下SO₂的转化率，可以看出Cr₂O₃作催化剂时，反应速率最快，Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使SO₂的转化率达到最高，但是Fe₂O₃作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO₂的转化率，从而节约大量能源，
故答案为：Cr₂O₃；Fe₂O₃作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO₂的转化率，从而节约大量能源；
（3）n（CO）：n（SO₂）=2：1时反应速率界于n（CO）：n（SO₂）=3：1和n（CO）：n（SO₂）=1：1之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和n（CO）：n（SO₂）=3：1是相等的，即，故答案为：；
（4）①当溶液中c（SO₃^2-）的浓度降至0.2mol?L^-1时，亚硫酸氢钠的生成浓度是1.6mol/L，故答案为：1.6；
②根据SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常数K=

c(HSO3-)

c(H+)?c(SO32-)

，所以c（H⁺）=

1.6mol/L

0.2mol/L×8×106 L?mol-1

=10^-6mol/L，即此时溶液的pH=6，故答案为：6．

点评：本题考查学生有关热化学、化学反应速率、弱电解质的电离等方面的知识，属于综合知识的考查，难度不大．