Question

一定條件下，通過下列反應可實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收：
2CO（g）+SO₂（g）

催化劑

2CO₂（g）+S（l）△H
（1）已知2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ?mol^-1
S（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ?mol^-1
則反應熱△H=

 

 kJ?mol^-1．
（2）其他條件相同、催化劑不同時，SO₂的轉(zhuǎn)化率隨反應溫度的變化如圖a．260℃時，

 

（填Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃）作催化劑反應速率最快．Fe₂O₃和NiO作催化劑均能使SO₂的轉(zhuǎn)化率達到最高，不考慮價格因素，選擇Fe₂O₃的主要優(yōu)點是

 

．
（3）科研小組在380℃、Fe₂O₃作催化劑時，研究了不同的投料比[n（CO）：n（SO₂）]的比值對SO₂轉(zhuǎn)化率的影響，結(jié)果如圖b．請在答題卡坐標圖中畫出n（CO）：n（SO₂）=2：1時，SO₂轉(zhuǎn)化率的預期變化曲線．
（4）工業(yè)上還可用Na₂SO₃溶液吸收煙氣中的SO₂：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃．某溫度下用1.0mol?L^-1的Na₂SO₃溶液吸收純凈的SO₂，當溶液中c（SO₃^2-）的濃度降至0.2mol?L^-1時，吸收能力顯著下降應更換吸收劑．
①此時溶液中c（HSO₃^-）約為

 

mol?L^-1；
②此時溶液pH=

 

．（已知該溫度下SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-的平衡常數(shù)K=8×10⁶ L?mol^-1，計算時SO₂、H₂SO₃的濃度忽略不計）

Answer 1

考點：有關(guān)反應熱的計算,用蓋斯定律進行有關(guān)反應熱的計算,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來計算化學反應的焓變；
（2）根據(jù)圖示內(nèi)容對比260℃時SO₂的轉(zhuǎn)化率來尋找反應速率最快，根據(jù)催化劑和二氧化硫轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系來判斷Fe₂O₃作催化劑的優(yōu)點；
（3）n（CO）：n（SO₂）=2：1時反應速率界于n（CO）：n（SO₂）=3：1和n（CO）：n（SO₂）=1：1之間，壓強對反應速率的影響來回答即可；
（4）①根據(jù)化學方程式結(jié)合物質(zhì)的量之間的關(guān)系來計算；
②根據(jù)SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常數(shù)K來計算即可．

解答： 解：（1）已知①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ?mol^-1
②（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ?mol^-1
反應2CO（g）+SO₂（g）

催化劑

2CO₂（g）+S（l）可以是①-②所得，所以該反應的焓變△H=-566kJ?mol^-1-（-296kJ?mol^-1）=-270kJ?mol^-1，
故答案為：-270；
（2）根據(jù)圖示內(nèi)容，對比260℃時不同催化劑作用下SO₂的轉(zhuǎn)化率，可以看出Cr₂O₃作催化劑時，反應速率最快，F(xiàn)e₂O₃和NiO作催化劑均能使SO₂的轉(zhuǎn)化率達到最高，但是Fe₂O₃作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源，
故答案為：Cr₂O₃；Fe₂O₃作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源；
（3）n（CO）：n（SO₂）=2：1時反應速率界于n（CO）：n（SO₂）=3：1和n（CO）：n（SO₂）=1：1之間，反應速率介于二者之間，且二氧化硫的轉(zhuǎn)化率和n（CO）：n（SO₂）=3：1是相等的，即，故答案為：；
（4）①當溶液中c（SO₃^2-）的濃度降至0.2mol?L^-1時，亞硫酸氫鈉的生成濃度是1.6mol/L，故答案為：1.6；
②根據(jù)SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常數(shù)K=

c(HSO3-)

c(H+)?c(SO32-)

，所以c（H⁺）=

1.6mol/L

0.2mol/L×8×106 L?mol-1

=10^-6mol/L，即此時溶液的pH=6，故答案為：6．

點評：本題考查學生有關(guān)熱化學、化學反應速率、弱電解質(zhì)的電離等方面的知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．