Question

13．SO₂是评价空气质量的污染物之一，主要来源于硫酸工厂的尾气和含硫燃料的燃烧．
（1）硫酸厂尾气一般采用吸收法处理．
①已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，将标准状况下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，所得溶液中溶质是（NH₄）₂SO₃（填化学式），该溶液呈碱（填“酸”“碱”或“中”）性．
②下列关于①所得的溶液的关系正确的是C（填序号）．
A．2[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
C．c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）
D．c（NH₄⁺）+c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）+c（H⁺）
③常温下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），则原NaOH溶液的pH值为12．
（2）燃煤烟气中可通过下列反应实现硫的回收：SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2CO₂（g）+S（l）
①该反应的平衡常数表达式是$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$．
②恒温恒压下，5分钟时，反应到达平衡，气体密度减小16g•L^-1，则0-5分钟内CO的反应速率是0.2mol/（L•min），若升高温度气体的密度增加，则该反应的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
③下列措施，既能提高该反应的反应速率，又能提高SO₂的吸收率的是A（填序号）．
A．加压          B．增加SO₂的浓度C．升高温度  D．移走产物
（3）SO₂还能被多种物质吸收．
①写出SO₂与Ba（NO₃）₂溶液反应的离子方程式：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺．
②如果用含等物质的量溶质的下列个溶液分别吸收SO₂，则理论吸收量由多到少的顺序是DBAC（用序号排序）．
A．H₂S       B．Na₂SO₃C．BaCl₂    D．酸性KMnO₄．

Answer 1

分析 （1）①将标准状况下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，n（SO₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，n（NH₃′H₂O）=2L×0.5mol•L^-1=1mol，n（SO₂）：n（NH₃′H₂O）=1：2，反应生成（NH₄）₂SO₃，已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，可知亚硫酸根离子水解程度大于铵根离子；
②A．（NH₄）₂SO₃溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（S）；
B．溶液中存在电荷守恒；
C．亚硫酸根离子水解程度大于铵根离子溶液显碱性；
D．依据物料守恒和电荷守恒计算分析；
③常温下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），则溶液为NaHSO₃，氢氧化钠溶质物质的量为0.01mol；
（2）①平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，固体和纯液体不能写入；
②恒温恒压下，5分钟时，反应到达平衡，气体密度减小16g•L^-1，生成S为$\frac{16g}{32g/mol}$/L=0.5mol/L，变化的CO浓度=0.5mol/L×2=1mol/L，反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；若升高温度气体的密度增加则平衡逆向进行，逆反应为吸热反应；
③反应是气体体积减少的放热反应，一定条件下在恒容密闭容器中进行上述反应，达到平衡后，下列措施既能提高该反应的速率又能提高SO₂的吸收率，依据影响反应速率因素分析升温、加压、增大浓度、加入催化剂都可以增大反应速率，二氧化硫转化率增大，说明平衡正向进行，两种反应物增大一种会提高另一种的转化率；
（3）①SO₂与Ba（NO₃）₂溶液反应生成亚硫酸酸性溶液中形成稀硝酸氧化亚硫酸为硫酸，结合钡离子生成硫酸钡沉淀；
②依据选项中的溶液性质和二氧化硫反应的过程和化学方程式定量关系分析计算．

解答 解：（1）①将标准状况下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，n（SO₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，n（NH₃′H₂O）=2L×0.5mol•L^-1=1mol，n（SO₂）：n（NH₃′H₂O）=1：2，SO₂+2NH₃′H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O，反应生成（NH₄）₂SO₃，已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，可知亚硫酸根离子水解程度大于铵根离子，溶液显碱性，
故答案为：（NH₄）₂SO₃； 碱； 
 ②A．（NH₄）₂SO₃溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（S），[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），故A错误；
B．溶液中存在电荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故B错误；
C．亚硫酸根离子水解程度大于铵根离子溶液显碱性，溶液中离子浓度大小为：c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），故C正确；
D．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），物料守恒：[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），计算得到：
c（NH₃•H₂O）+c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）+c（H⁺），故D错误；
故答案为：C；
 ③常温下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），则溶液为NaHSO₃，氢氧化钠溶质物质的量为0.01mol，氢氧化钠溶质浓度c（NaOH）=$\frac{0.01mol}{1L}$=0.01mol/L，溶液中氢离子浓度c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-2}}$=10^-12mol/L，PH=12，
故答案为：12；
（2）①SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2CO₂（g）+S（l），反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$，故答案为：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$；  
 ②恒温恒压下，5分钟时，反应到达平衡，气体密度减小16g•L^-1，生成S为$\frac{16g}{32g/mol}$/L=0.5mol/L，变化的CO浓度=0.5mol/L×2=1mol/L，反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1mol/L}{5min}$=0.2mol/（L•min）；若升高温度气体的密度增加则平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应△H＜0，
故答案为：0.2mol/（L•min）；＜；
③SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2CO₂（g）+S（l），反应为气体体积减少的放热反应，
A．加压反应速率增大，平衡正向进行，二氧化硫吸收率增大，故A正确；
B．增加SO₂的浓度反应速率增大，二氧化硫转化率减小，故B错误；
C．升高温度，反应速率增大，平衡逆向进行，故C错误；
D．移走产物平衡正向进行，二氧化硫吸收率增大，反应速率减小，故D错误；
故答案为：A；
（3）①SO₂与Ba（NO₃）₂溶液反应生成亚硫酸酸性溶液中形成稀硝酸氧化亚硫酸为硫酸，结合钡离子生成硫酸钡沉淀，反应的离子方程式为：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺，
故答案为：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺；
②如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO₂，
A．H₂S 吸收二氧化硫发生的反应为：2H₂S+SO₂=2H₂O+3S↓，1molH₂S最多反应二氧化硫0.5mol；
B．Na₂SO₃ 吸收二氧化硫发生的反应为：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃，1molNa₂SO₃ 最多吸收二氧化硫1mol；
C．BaCl₂ 溶液和二氧化硫不反应；
D．酸性KMnO₄溶液吸收二氧化硫的反应2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，1molKMnO₄最多反应二氧化硫2.5mol；
则吸收二氧化硫理论吸收量由多到少的顺序是DBAC，
故答案为：DBAC．

点评 本题考查了化学反应速率、化学平衡常数、平衡影响因素、氧化还原反应、弱电解质电离平衡等知识点，掌握基础是解题关键．