Question

【題目】SO2違法排放會造成酸雨，可用以下方法處理尾氣中的SO2。

方法一：活性炭還原法

2C(s) +2SO2(g) S2(g)+2CO2(g) +Q(Q>0)

一定條件下，各物質濃度與時間的關系如圖：

（1）寫出該反應的平衡常數表達式：___，第一次達到平衡的時間是第___min。

（2）0-20min化學反應速率表示v(SO2)=___。

（3）若60min時溫度升高，CO2氣體的濃度將___(填“變大”、“變小”或“不變”)。

（4）30min時平衡發生移動的條件是___。

方法二：亞硫酸鈉吸收法

（5）Na2SO3溶液吸收SO2的離子方程式為：___。

（6）常溫下，當Na2SO3完全轉化為NaHSO3時，溶液中相關離子濃度關系為：（填“>”、”=”或”<”）

c(Na+)+c(H+)___c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)

c(Na+)___c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)

（7）NaHSO3溶液中存在SO32-的原因：___；NaHSO3溶液中存在H2SO3的原因：___；NaHSO3溶液呈酸性，請根據以上分析解釋原因：___。

Answer 1

【答案】K= 20 0.03 mol/(Lmin) 變小 減少CO2的濃度 SO32-+SO2+H2O=2HSO3- ＞ = NaHSO3溶液中存在電離平衡，HSO3-發生電離生成SO32-，電離方程式為：HSO3-H++ SO32- NaHSO3溶液中存在水解平衡，HSO3-發生水解生成H2SO3，水解方程式為：HSO3-+H2O H2SO3+OH- NaHSO3溶液中HSO3-的電離程度大于水解程度

【解析】

方法一：(1)根據平衡常數的定義書寫表達式；當反應達到平衡后反應體系中各物質的量不再隨時間變化而變化；

(2)根據v=計算v(SO2)；

(3)判斷正反應為放熱，根據溫度對化學平衡的影響分析；

(4)30min時瞬間，二氧化碳濃度降低，SO2、S2的濃度不變，而后二氧化碳、S2的濃度均增大；

方法二：(5)Na2SO3溶液和SO2反應生成亞硫酸氫鈉；

(6)結合反應后溶液中的電荷守恒和物料守恒判斷；

(7)NaHSO3溶液中HSO3-既可發生電離，也可以發生水解。

方法一：(1)反應2C(s) +2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)的平衡常數表達式K=；由圖像可知當反應進行到20min時SO2、CO2、S2的物質的量濃度不再隨時間的變化而變化，此時達到平衡狀態；

(2)由圖像可知，0~20min內二氧化硫的濃度變化量為1mol/L-0.4 mol/L=0.6 mol/L，故v(SO2)==0.03 mol/(Lmin)；

(3)根據反應若2C(s) +2SO2(g) S2(g)+2CO2(g) +Q(Q＞0)，則該反應為放熱反應，60min時溫度升高，平衡逆向移動，CO2氣體的濃度將變�。�

(4)30min時瞬間，二氧化碳濃度降低，SO2、S2的濃度不變，而后二氧化碳、S2的濃度均增大，30min時瞬間應是減少CO2的濃度；

方法二：(5)Na2SO3溶液和SO2反應生成亞硫酸氫鈉，離子反應方程式：SO32-+SO2+H2O=2HSO3-；

(6)反應后溶液中存在電荷守恒，即c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，則c(Na+)+c(H+)＞c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)；溶液中S元素以SO32-、HSO3-、H2SO3形式存在，鈉元素與硫元素物質的量之比為1:1，故c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)；

(7)NaHSO3溶液中存在電離平衡，HSO3-發生電離生成SO32-，電離方程式為：HSO3-H++ SO32-；NaHSO3溶液中存在水解平衡，HSO3-發生水解生成H2SO3，水解方程式為：HSO3-+H2O H2SO3+OH-；NaHSO3溶液中由于HSO3-的電離程度大于水解程度，因此溶液呈酸性。