问题 问答题

(14分) 2SO2(g)+ O2 (g)  2 SO3 (g)是生产硫酸的主要反应之一。下表是原料气按V(SO2):V(O2):V(N2)=7:11:82投料,在1.01×105Pa时,不同温度下SO2的平衡转化率。

温度/℃400500600
SO2转化率/%99.293.573.7
(1)该反应是______反应(填“放热”或“吸热”)。

(2)400℃,1.01×105Pa时,将含10 mol SO2的原料气通入一密闭容器中进行反应,平衡时SO2的物质的量是______mol。

(3)硫酸厂尾气(主要成分SO2、O2和N2)中低浓度SO2的吸收有很多方法。

①用氨水吸收上述尾气,若SO2与氨水恰好反应得到碱性的(NH4)2SO3溶液时,则有关该溶液的下列关系正确的是______(填序号)。

a. c + c(NH3•H2O)=" 2[c()+" c()+ c(H2SO3)]

b. c()+ c(H+)=" c()+" c()+ c(OH-)

c. c()> c() > c(OH-) > c(H+)

②用 MnO2与水的悬浊液吸收上述尾气并生产MnSO4

i. 得到MnSO4的化学方程式是______。

ii.该吸收过程生成MnSO4时,溶液的pH变化趋势如图甲,SO2吸收率与溶液pH的关系如图乙。

图甲中pH变化是因为吸收中有部分SO2转化为H2SO4,生成H2SO4反应的化学方程式是______;由图乙可知pH的降低______SO2的吸收(填“有利于”或“不利于”),用化学平衡移动原理解释其原因是______。

答案

(14分)

(1)放热    0.08

(2)①ac 

i. SO2+ H2OH2SO3  MnO2+ H2SO3===MnSO4+H2O(或MnO2+ SO2==MnSO4

ii. 2SO2+ 2H2O +O2 ="==" 2H2SO4   

不利于   溶液中存在 SO2+ H2O  H2SO3H++,当溶液中酸性增强,平衡向左移动,使SO2从体系中溢出。

题目分析:(1)温度升高二氧化硫的转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,所以正向为放热反应;

(2)该条件下二氧化硫的转化率为99.2%,所以10 mol SO2的原料气平衡时剩余10×(1-99.2%)=0.08mol SO2

(3)①根据物料守恒规律,c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(H2SO3)+2c(SO32-)+ 2c(HSO3-),a正确;b不符合电荷守恒规律,错误;(NH42SO3溶液为碱性溶液,说明SO32-的水解程度大于NH4+的水解程度,所以溶液中离子浓度的大小关系是c(NH4+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(H+),c正确;答案选ac;

②i.二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸与二氧化锰发生氧化还原反应生成硫酸锰,化学方程式为H2O+SO2H2SO3   MnO2+ H2SO3= MnSO4+H2O;

ii.SO2与水、氧气反应生成硫酸,化学方程式为2SO2+2H2O+ O2="2" H2SO4;由乙图可知,pH减小,二氧化硫的吸收率下降,所以pH的降低不利于SO2的吸收;因为二氧化硫溶于水后存在平衡H2O+SO2H2SO3 H++ HSO3-,当溶液中酸性增强,平衡向左移动,使二氧化硫从体系中逸出。

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