Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”。研究含氮和含硫化合物的性質在工業生產和環境保護中有重要意義。

（1）制備硫酸可以有如下兩種途徑：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=－198 kJ· mol－1

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)　ΔH=－41.8 kJ· mol－1

若CO的標準燃燒熱為 283 kJ· mol－1，則1 mol NO2和1 mol CO反應生成CO2和NO的能量變化示意圖中E2=________kJ· mol－1。

（2）已知某溫度下，H2SO3的電離常數為K1≈1.5×10－2，K2≈1.0×10－7，用NaOH溶液吸收SO2。當溶液中HSO3－、SO32－離子濃度相等時，溶液的pH約為_______________。

（3）連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)具有強還原性，廢水處理時可在弱酸性條件下加入亞硫酸氫鈉電解產生連二亞硫酸根，進而將廢水中的HNO2還原成無害氣體排放，連二亞硫酸根氧化為原料循環電解。產生連二亞硫酸根的電極反應式為________________，連二亞硫酸根與HNO2（HNO2的電離常數為Ka=5.1×10－4）反應的離子方程式為________________________________。

（4）鍋爐煙道氣含CO、SO2，可通過如下反應回收硫：2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)。某溫度下在2 L恒容密閉容器中通入2 mol SO2和一定量的CO發生反應，5 min后達到平衡，生成1 mol CO2。

①其他條件不變時，隨著溫度的升高，SO2的平衡轉化率變化如圖A，請解釋其原因________________________________。（已知硫的沸點約是445°C）

②保持其他條件不變，第8分鐘時，將容器體積迅速壓縮至1 L，在10分鐘時達到平衡，CO的物質的量變化了1 mol。請在圖B中畫出SO2濃度6～11分鐘的變化曲線。______

Answer 1

【答案】359.8 7 2HSO3-+2e-+2H+S2O42-+2H2O 3S2O42-+2HNO2+2H2O6HSO3-+N2↑ 正反應放熱，溫度升高平衡逆向移動，SO2平衡轉化率降低；溫度高于445 ℃后硫變成氣態，正反應吸熱，溫度升高平衡正向移動，SO2平衡轉化率升高。

【解析】

（1）①2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)，②SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)，③CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－283kJ·mol－1，NO2與CO反應的方程式為NO2＋CO=CO2＋NO，因此有②－①/2＋③得出：NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g) △H=(－41.8kJ·mol－1＋198/2kJ·mol－1－283kJ·mol－1)=－225.8kJ·mol－1，△H=E1－E2=134kJ·mol－1－E2=－225.8kJ·mol－1，即E2=359.8kJ·mol－1；

（2）用NaOH溶液吸收SO2，當溶液中HSO3－、SO32－濃度相等，K2==c(H＋)=1.0×10－7，即該溶液的pH=7；

（3）在弱酸性條件下加入亞硫酸氫鈉電解產生連二亞硫酸根，S的化合價由＋4價→＋3價，即在陰極上產生連二亞硫酸根，電極反應式為2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O；廢水中HNO2被還原成無害氣體，即HNO2為氧化劑，被還原成N2，根據HNO2的電離常數，以及H2SO3的電離平衡常數，推出HNO2電離出H＋能力大于HSO3－，因此離子方程式為3S2O42－＋2HNO2＋2H2O=6HSO3－＋N2↑；

（4）①已知硫的沸點為445℃，445℃之前S為液態，隨著溫度升高，SO2的平衡轉化率降低，根據勒夏特列原理，說明低于445℃時，該反應為放熱反應，高于445℃時，硫為氣體，隨著溫度升高，SO2的平衡轉化率增大，根據勒夏特列原理，說明高于445℃，該反應為吸熱反應，SO2的平衡轉化率變化如圖A，其原因是正反應放熱，溫度升高平衡逆向移動，SO2平衡轉化率降低；溫度高于445 ℃后硫變成氣態，正反應吸熱，溫度升高平衡正向移動，SO2平衡轉化率升高；

（6）5min達到平衡，此時c(SO2)=(2mol－1/2mol)/2mol·L－1=0.75mol·L－1，將容器體積迅速壓縮至1L，此時c(SO2)=1.50mol·L－1，壓縮氣體，壓強增大，平衡向正反應方向進行，c(SO2)減少，10min達到平衡時CO物質的量變化了1mol，消耗SO2物質的量為0.5mol，即達到平衡時c(SO2)=1mol·L－1，圖像為；