Question

13．SO₂是評價空氣質量的污染物之一，主要來源于硫酸工廠的尾氣和含硫燃料的燃燒．
（1）硫酸廠尾氣一般采用吸收法處理．
①已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，將標準狀況下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，所得溶液中溶質是（NH₄）₂SO₃（填化學式），該溶液呈堿（填“酸”“堿”或“中”）性．
②下列關于①所得的溶液的關系正確的是C（填序號）．
A．2[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
C．c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）
D．c（NH₄⁺）+c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）+c（H⁺）
③常溫下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），則原NaOH溶液的pH值為12．
（2）燃煤煙氣中可通過下列反應實現(xiàn)硫的回收：SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+S（l）
①該反應的平衡常數(shù)表達式是$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$．
②恒溫恒壓下，5分鐘時，反應到達平衡，氣體密度減小16g•L^-1，則0-5分鐘內(nèi)CO的反應速率是0.2mol/（L•min），若升高溫度氣體的密度增加，則該反應的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
③下列措施，既能提高該反應的反應速率，又能提高SO₂的吸收率的是A（填序號）．
A．加壓          B．增加SO₂的濃度C．升高溫度  D．移走產(chǎn)物
（3）SO₂還能被多種物質吸收．
①寫出SO₂與Ba（NO₃）₂溶液反應的離子方程式：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺．
②如果用含等物質的量溶質的下列個溶液分別吸收SO₂，則理論吸收量由多到少的順序是DBAC（用序號排序）．
A．H₂S       B．Na₂SO₃C．BaCl₂    D．酸性KMnO₄．

Answer 1

分析 （1）①將標準狀況下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，n（SO₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，n（NH₃′H₂O）=2L×0.5mol•L^-1=1mol，n（SO₂）：n（NH₃′H₂O）=1：2，反應生成（NH₄）₂SO₃，已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，可知亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子；
②A．（NH₄）₂SO₃溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（S）；
B．溶液中存在電荷守恒；
C．亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子溶液顯堿性；
D．依據(jù)物料守恒和電荷守恒計算分析；
③常溫下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），則溶液為NaHSO₃，氫氧化鈉溶質物質的量為0.01mol；
（2）①平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$，固體和純液體不能寫入；
②恒溫恒壓下，5分鐘時，反應到達平衡，氣體密度減小16g•L^-1，生成S為$\frac{16g}{32g/mol}$/L=0.5mol/L，變化的CO濃度=0.5mol/L×2=1mol/L，反應速率v=$\frac{△c}{△t}$；若升高溫度氣體的密度增加則平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應；
③反應是氣體體積減少的放熱反應，一定條件下在恒容密閉容器中進行上述反應，達到平衡后，下列措施既能提高該反應的速率又能提高SO₂的吸收率，依據(jù)影響反應速率因素分析升溫、加壓、增大濃度、加入催化劑都可以增大反應速率，二氧化硫轉化率增大，說明平衡正向進行，兩種反應物增大一種會提高另一種的轉化率；
（3）①SO₂與Ba（NO₃）₂溶液反應生成亞硫酸酸性溶液中形成稀硝酸氧化亞硫酸為硫酸，結合鋇離子生成硫酸鋇沉淀；
②依據(jù)選項中的溶液性質和二氧化硫反應的過程和化學方程式定量關系分析計算．

解答 解：（1）①將標準狀況下11.2L SO₂通入到2L0.5mol•L^-1的氨水中，n（SO₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，n（NH₃′H₂O）=2L×0.5mol•L^-1=1mol，n（SO₂）：n（NH₃′H₂O）=1：2，SO₂+2NH₃′H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O，反應生成（NH₄）₂SO₃，已知K_a（H₂SO₃）=1.54×10^-2，K_a（HSO₃^-）=1.02×10^-7，K_b（NH₃•H₂O）=1.77×10^-5，可知亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子，溶液顯堿性，
故答案為：（NH₄）₂SO₃； 堿； 
 ②A．（NH₄）₂SO₃溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（S），[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），故A錯誤；
B．溶液中存在電荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故B錯誤；
C．亞硫酸根離子水解程度大于銨根離子溶液顯堿性，溶液中離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），故C正確；
D．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），物料守恒：[c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）]=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），計算得到：
c（NH₃•H₂O）+c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）+c（H⁺），故D錯誤；
故答案為：C；
 ③常溫下，若用1LNaOH溶液吸收0.01mol SO₂，完全吸收后溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），則溶液為NaHSO₃，氫氧化鈉溶質物質的量為0.01mol，氫氧化鈉溶質濃度c（NaOH）=$\frac{0.01mol}{1L}$=0.01mol/L，溶液中氫離子濃度c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-2}}$=10^-12mol/L，PH=12，
故答案為：12；
（2）①SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+S（l），反應的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（S{O}_{2}）}$；  
 ②恒溫恒壓下，5分鐘時，反應到達平衡，氣體密度減小16g•L^-1，生成S為$\frac{16g}{32g/mol}$/L=0.5mol/L，變化的CO濃度=0.5mol/L×2=1mol/L，反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1mol/L}{5min}$=0.2mol/（L•min）；若升高溫度氣體的密度增加則平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應△H＜0，
故答案為：0.2mol/（L•min）；＜；
③SO₂（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+S（l），反應為氣體體積減少的放熱反應，
A．加壓反應速率增大，平衡正向進行，二氧化硫吸收率增大，故A正確；
B．增加SO₂的濃度反應速率增大，二氧化硫轉化率減小，故B錯誤；
C．升高溫度，反應速率增大，平衡逆向進行，故C錯誤；
D．移走產(chǎn)物平衡正向進行，二氧化硫吸收率增大，反應速率減小，故D錯誤；
故答案為：A；
（3）①SO₂與Ba（NO₃）₂溶液反應生成亞硫酸酸性溶液中形成稀硝酸氧化亞硫酸為硫酸，結合鋇離子生成硫酸鋇沉淀，反應的離子方程式為：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺，
故答案為：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=2NO+3BaSO₄↓+4H⁺；
②如果用含等物質的量溶質的下列各溶液分別來吸收SO₂，
A．H₂S 吸收二氧化硫發(fā)生的反應為：2H₂S+SO₂=2H₂O+3S↓，1molH₂S最多反應二氧化硫0.5mol；
B．Na₂SO₃ 吸收二氧化硫發(fā)生的反應為：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃，1molNa₂SO₃ 最多吸收二氧化硫1mol；
C．BaCl₂ 溶液和二氧化硫不反應；
D．酸性KMnO₄溶液吸收二氧化硫的反應2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，1molKMnO₄最多反應二氧化硫2.5mol；
則吸收二氧化硫理論吸收量由多到少的順序是DBAC，
故答案為：DBAC．

點評 本題考查了化學反應速率、化學平衡常數(shù)、平衡影響因素、氧化還原反應、弱電解質電離平衡等知識點，掌握基礎是解題關鍵．