问题 问答题

工业制硫酸的过程中利用反应2SO2(g)+O2(g)

催化剂
2SO3(g);△H<0,将SO2转化为SO3,尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收.请回答下列问题:

(1)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2发生反应,则下列说法正确的是______.

A.若反应速率v(SO2)﹦v(SO3),则可以说明该可逆反应已达到平衡状态

B.保持温度和容器体积不变,充入2molN2,化学反应速率加快

C.平衡后仅增大反应物浓度,则平衡一定右移,各反应物的转化率一定都增大

D.平衡后移动活塞压缩气体,平衡时SO2、O2的百分含量减小,SO3的百分含量增大

E.平衡后升高温度,平衡常数K增大

F.保持温度和容器体积不变,平衡后再充入2mol SO3,再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大

(2)将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据:

实验编号温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
SO2O2SO2O2
1T142x0.86
2T2420.4y9
①实验1从开始到反应达到化学平衡时,v(SO2)表示的反应速率为______,表中y﹦______.

②T1______T2,(选填“>”、“<”或“=”),实验2中达平衡时O2的转化率为______.

(3)尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3.现有常温下0.1mol/LNa2SO3溶液,实验测定其pH约为8,完成下列问题:

①该溶液中c(Na+)与c(OH-)之比为______.

②该溶液中c(OH-)=c(H+)+______+______(用溶液中所含微粒的浓度表示).

③当向该溶液中加入少量NaOH固体时,c(SO32-)______,水的离子积Kw______.(选填“增大”、“减小”或“不变”)

(4)如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2,则理论吸收量由多到少的顺序是______.

A.Na2CO3B.Ba(NO32C.Na2SD.酸性KMnO4

答案

(1)A、当正反应速率与逆反应速率相等,才能说明该可逆反应达到平衡状态,但反应速率v(SO2)﹦v(SO3),未强调反应方向,不能说明正逆反应速率相等,故A错误;

B、根据影响反应速率的影响因素,增加反应物的浓度,化学反应速率才能加快,但充入2molN2,对于该反应相当于惰性气体,反应物的浓度不变,反应速率不变,B错误;

C、平衡后仅增大反应物浓度,根据平衡移动原理,平衡一定右移,但各反应物的转化率不一定都增大,例如:增大SO2的浓度,O2的转化率增大,而SO2的转化率减小;C错误;

D、平衡后移动活塞压缩气体,即增大压强,根据平衡移动原理,平衡向正反应方向移动,所以,平衡时SO2、O2的百分含量减小,SO3的百分含量增大,D正确;

E、平衡常数K=

c2(SO2)c(O2)
c2(SO3)
,平衡后升高温度,平衡向吸热方向(逆反应)移动,SO2、O2的浓度增大,SO3的浓度减小,平衡常数K减小,E错误;

F、原平衡中充入2molSO2和1molO2,等效于充入2molSO3,保持温度和容器体积不变,平衡后再充入2mol SO3,即增大压强,平衡向正反应方向移动,生成物浓度比原平衡时的浓度大,压缩体积时,浓度已是原平衡的2倍,虽然平衡向正反应方向移动,但因为外界因素比平衡移动对平衡的影响更大,所以,反应物的浓度仍然增大.因此,再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大,故F正确.

故选:DF.

(2)①由表中数据,v(O2)=

2mol-0.8mol
2L
6min
=0.1 mol•L-1•min-1

根据反应速率之比等于化学计量数之比,则v(SO2)=2v(O2)=0.2mol•L-1•min-1

实验2中,n(SO2参加⇌(4-0.4)mol=3.6mol

n(O2消耗=0.5n(SO2)=1.8mol

平衡时n(O2)=(2-1.8)mol=0.2mol

故答案为:0.2mol•L-1•min-1 ;0.2mol;

②平衡时,实验1中n(O2)=0.8mol 实验2中n(O2)=0.2mol,而开始时反应物的起始量相等,实验1到实验2的过程,相当于平衡向正反应方向移动,根据平衡移动原理,降温能使平衡向正反应方向移动,即T1>T2

实验2中达平衡时 O2的转化率=n(O2消耗÷n(O2起始×100%=1.8mol÷2mol×100%=90%

故答案为:>;90%;

(3)∵pH=8

∴c(OH-)=10-14÷10-8=10-6mol•L-1而c(Na+)=2×c(Na2SO3)=2×0.1mol•L-1=0.2mol•L-1

∴c(Na+):c(OH-)=0.2mol•L-1÷10-6mol•L-1=2×105

故答案为:2×105

②溶液中存在物料守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HSO3-)+2c(H2SO3),故答案为:c(HSO3-)+2c(H2SO3);

③Na2SO3溶液中存在水解平衡:SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-根据水解平衡移动原理,加入少量NaOH固体,增大了c(OH-),平衡向逆方向移动,c(SO32-)增大水的离子积Kw只受温度影响,由于温度不变,所以Kw不变,

故答案为:增大;不变;

(4)假设溶液中溶质的物质的量为1mol,则

A中:Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2

1mol 1mol

B中:2Ba(NO32+3SO2+2H2O=3BaSO4↓+2NO+4HNO3(SO2溶于水后显酸性,酸性条件下会被NO3-氧化成SO42-,再和Ba2+生成沉淀)

1mol 1.5mol

C中:Na2S+2SO2+H2O=H2S+2NaHSO3

1mol 2mol

2H2S+SO2=3S+2H2O

1mol 0.5mol

所以1mol 的Na2S最终可吸收2.5molSO2

D中:2KMnO4+5SO2+2H2O=2MnSO4+K2SO4+2H2SO4

1mol 2.5mol

故答案为:B>C=D>A.

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