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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷233
二氧化硫的污染治理是化学家关注的热点问题之一，回答下列问题。
I.二氧化硫的治理。已知25℃时，Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5 Ksp(CaSO4)=7.1×10-5 Ka1(H2SO3)=1.5×10-2 Ka2(H2SO3)=1.0×10-7。
(1)亚硫酸盐法。将含二氧化硫的烟气通入1.0mol·L-1的Na2SO3溶液，写出该反应的化学方程式_______。若此过程中溶液体积不变，则溶液的pH将_______(填“减小”“不变”或“增大)。
(2)双碱脱硫法。
第1步：用过量的浓氨水吸收SO2，并在空气中氧化；
第2步：加入石灰水，发生反应Ca2++2OH-+2NH+SO⇌CaSO4↓+2NH3·H2O
计算第2步反应的K=_______(填数值，保留2位有效数字)。
(3)电解法。先用Na2SO4溶液吸收烟气中的SO2，再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，同时在阳极得到副产物氧气，装置如图所示。

①b为电源的_______(填“正极”或“负极”)。
②用Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2，目的是_______。
③若电解一段时间后通过质子交换膜的离子数为1.204×1024个，则通过处理烟气理论上能得到硫_______kg。
II.二氧化硫的转化。
(4)适当调控硫酸工业的反应条件可提高二氧化硫的转化率，减少其排放。已知，对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在图中画出反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线a)、平衡转化率与温度(曲线b)的关系曲线示意图(标明曲线a、b)_______。
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知识点：化学平衡常数的有关计算与转化率变化有关图像的分析电解池有关计算 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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二氧化硫的污染治理是化学家关注的热点问题之一，常见的二氧化硫的治理方法有亚硫酸盐法、电解法和碱脱硫法。回答下列问题：
(1)亚硫酸盐法。将含SO2的烟气通入1.0mol·L-1的Na2SO3溶液，写出该反应的化学方程式____。若此过程中溶液体积不变，则溶液的pH将____(填“减小”“不变”或“增大)。SO2的VSEPR模型名称为____形，其分子的空间结构为____形。
(2)电解法。先用Na2SO4溶液吸收烟气中的SO2，再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，同时在阳极得到副产物氧气，装置如图所示。

①吸收液中的HSO参加___(填“铜”或“铂”)棒上的电极反应得到单质硫的电极反应式为____。
②用Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2，目的是____。
③若电解一段时间后通过质子交换膜的离子数为1.204×1024个，则通过处理烟气理论上能得到硫的质量为___g。(已知原子量：S-32)
(3)碱脱硫法。已知常温下Ka1(H2SO3)=1.810-2，Ka2(H2SO3)=6.010-9。汽车尾气中的SO2用石灰水来吸收，生成的CaSO3浊液的pH=9.0，忽略SO的第二步水解，则Ksp(CaSO3)=____。
目前处理烟气中的SO2有三种方法：液吸法、还原法、电化学法。
I.液吸法
25℃，Kb(NH3·H2O)=1.8×10－5；H2SO3：Ka1=1.5×10－2，Ka2=1.0×10－7；Ksp(CaSO4)=7.1×10－5
第1步：用过量浓氨水吸收SO2，并在空气中氧化。
第2步：加入石灰水，发生反应Ca2++2OH－+2NH4++SO42－CaSO4↓+2NH3·H2O。
(1)25℃，(NH4)2SO3溶液呈___________(填“酸性”、“碱性”、“中性”)
(2)通过计算第2步反应的K判断第2步反应___________(填“能”或“不能”)进行完全。(一般认为K>105时反应就进行完全了。)
Ⅱ.还原法
已知：①2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g) △H1=－37.0kJ·mol－1
②2H2(g)+SO2(g)S(1)+2H2O(g) △H2=+45.0kJ·mol－1
③2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)△H3=－566.0 kJ·mol－1
④2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) △H4=－484.0kJ·mol－1
(1)写出液态硫(S)燃烧的热化学方程式_________________________________。
(2)一定压强下，反应①SO2的平衡转化率[α(SO2)]与投料比的比值温度(T)的关系如图所示。
则CO的平衡转化率：N___________M(填“＞”、“＜”、“=”，下同)；逆反应速率：N___________P。

Ⅲ.电化学法
(1)原电池法：写出SO2、O2和稀H2SO4所构成的原电池的负极反应式___________。
(2)电解法：先用Na2SO4溶液吸收烟气中的SO2，再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫，同时在阳极得到副产物氧气，装置如下图所示。

①b为电源的___________(填“正极”或“负极”)。
②用Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2，目的是______________________。
③若电解一段时间后通过质子交换膜的离子数为1.204×1024个，则通过处理烟气理论上能得到硫___________kg。
燃煤烟气中含有大量SO2和NO，某科研小组研究SO2和NO的吸收方法。
回答下列问题：
(1)已知SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g)        △H1=－241.6 kJ· mol－1
NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)        △H2=－199.8kJ· mol－1
则反应SO3(g)+NO(g) SO2(g)+NO2(g)的△H=________kJ· mol－1
(2)在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入1 molNO和1molO3发生反应NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)，2min时达到平衡状态。
①若测得2min内v(NO)=0.21 mol· L－1· min－1，则平衡时NO的转化率α1=________；若其它条件保持不变，在恒压条件下进行，则平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“=”)
②保持温度不变，向2min后的平衡体系中再加入0.3 moNO2和0.04 molNO，此时平衡将向________(填“正”或“逆”)方向移动
③该反应的逆反应速率与时间的关系如下图所示，反应在t1、t3、t5时刻均达到平衡状态。t2、t6时刻都只改变了某一个条件，则t2时刻改变的条件是________，t6时刻改变的条件是________，t4时刻改变条件后v(正) ________v(逆)(填“>”“<”或“=”)

(3)处理烟气中SO2也可采用碱液吸收法。已知25℃时，K(NH3·H2O)=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.5×10－2，Ka2=1.0×10－7；Ksp(CaSO4)=7.1×10－5。
第1步：用过量的浓氨水吸收SO2，并在空气中氧化；
第2步：加入石灰水，发生反应Ca2++2OH－+2NH4++SO42－CaSO4↓+2NH3·H2O。
①25℃时，0.1mol·L－1(NH4)2SO3溶液呈________ (填“酸性”“碱性”或“中性”)。
②计算第2步反应的平衡常数K=________(列出计算式即可)。

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