Question

【题目】“雾霾”成为人们越来越关心的环境问题．雾霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染性物质．请回答下列问题：

（1）某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图所示，电极材料为石墨．

①a表示____离子交换膜（填“阴”或“阳”）．A﹣E分别代表生产中的原料或产品．其中C为硫酸，则A表示______．E表示_______．

②阳极的电极反应式为___________________________________．

(2)Na2SO3溶液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32﹣):n(HSO3﹣)变化关系如下表:

n(SO3﹣):n(HSO3﹣)	99：1	1：1	1：99
pH	8.2	7.2	6.2

①Na2SO3溶液显______性，理由（请用离子方程式表示）_______________________

②当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母): ____

a．c（Na＋）=2c（SO32-）＋c（HSO3－），

b．c（Na＋）> c（HSO3－）> c（SO32-）>c（H＋）=c（OH－）

c．c（Na＋）+c（H＋）= c（SO32-）+ c（HSO3－）+c（OH－）

（3）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）．若在T1℃、0.1MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2（其中n（SO2）：n（O2）=2：1），测得容器内总压强与反应时间如图所示．

①图中A点时，SO2的转化率为________．

②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，C点的正反应速率vc（正）与A点的逆反应速率vA （逆）的大小关系为vc（正）_____vA （逆）（填“＞”、“＜”或“=”）

③图中B点的压强平衡常数kp=__________（用平衡分压代替平衡浓度计算．分压=总压×物质的量分数）．

Answer 1

【答案】 阳 NaOH溶液 氢气 SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣ 碱性 SO32-＋H2O HSO3－+OH－ ab 45% ＞ 24300（MPa）-1

【解析】（1）试题分析：由图并结合题中信息可知，电极材料为石墨、阴阳膜组合电解Na2SO3溶液时，右室为阳极室，阳极室有硫酸生成，故阳极上发生SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣，溶液变为酸性；左室为阴极实验室，阴极上发生2H++2e﹣=H2↑，水电离的氢离子放电，溶液变为碱性，钠离子需要向阴移动、SO32﹣需要向阳极移动，所以a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。①a表示阳离子交换膜．A﹣E分别代表生产中的原料或产品．其中C为硫酸，则A表示NaOH溶液．E表示氢气．②阳极的电极反应式为SO32﹣﹣2e﹣+H2O=2H++SO42﹣．

(2)试题分析：由表中信息可知，当溶液中SO3﹣含量较多时，溶液显碱性，当HSO3﹣含量较多时，溶液显酸性，故的电离程度大于其水解程度。①Na2SO3溶液显碱性，因为水解使溶液呈碱性，其离子方程式为SO32-＋H2O HSO3－+OH－；②由表中数据可知，当n(SO3﹣)=n(HSO3﹣)时，pH=7.2，因此，当吸收液呈中性时，c（Na＋）> c（HSO3－）> c（SO32-）>c（H＋）=c（OH－），由电荷守恒可知，c（Na＋）=2c（SO32-）＋c（HSO3－）。所以，溶液中离子浓度关系正确的是ab 。

（3）试题分析： SO2发生催化氧化的反应为2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）．若在T1℃、0.1MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2（其中n（SO2）：n（O2）=2：1），假设n（SO2）=2x mol、n（O2）=x mol，反应物转化率为（反应物按化学计量数之比投料时，反应物的转化率相同），则SO2、O2、SO3的变化量分别为2x mol、x mol、、2x mol，SO2、O2、SO3的平衡量分别为2x mol、x mol、2x mol。在反应前后压强之比等于气体的物质的量之比，所以，A点有，解之得，.

①图中A点时，SO2的转化率为45%．

②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，由图像可知，在T2℃反应到达平衡所用的时间较少，故T1＜T2，温度越高，化学反应速率越快，C点为T2℃平衡状态、A点为T1℃正在向正反应方向进行的非平衡状态，所以，C点的正反应速率vc（正）与A点的逆反应速率vA（逆）的大小关系为vc（正）＞vA （逆）。

③由图中信息可知，B点的总圧为0.07MPa，则，解之得，

则SO2、O2、SO3的平衡量分别为0.2x mol、0.1x mol、1.8x mol，SO2、O2、SO3的物质的量分数分别为、、，SO2、O2、SO3的平衡分压分别为、、，所以该反应的压强平衡常数kp=24300（MPa）-1．