Question

【题目】目前，处理烟气中SO2常采用两种方法：液吸法和还原法。

Ⅰ.碱液吸收法

25 ℃时，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　K。

(1)25 ℃时，0.1 mol/L(NH4)2SO3溶液的pH____(填“>”“<”或“=”)7。

(2)计算第2步中反应的K=___________。

Ⅱ.水煤气还原法

已知：①2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)　ΔH1=-37.0 kJ·mol-1，②2H2(g)+SO2(g)S(l)+2H2O(g)　ΔH2=+45.4 kJ/mol，③CO的燃烧热ΔH3=-283 kJ/mol。

(3)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为_____________。

(4)反应②中，正反应活化能E1____(填“>”“<”或“=”)ΔH2。

(5)在一定压强下，发生反应①。平衡时SO2的转化率α(SO2)与投料比的比值[=y]、温度T的关系如图所示。

比较平衡时CO的转化率α(CO)：N____(填“>”“<”或“=”，下同)M。逆反应速率：N___P。

(6)某温度下，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol H2、2 mol CO和2 mol SO2发生反应①、②，第5 min时达到平衡，测得混合气体中CO2、H2O(g)的物质的量分别为1.6 mol、1.8 mol。

①该温度下，反应②的平衡常数K为________。

②其他条件不变，在第7 min时缩小容器体积，α(SO2)______(填“增大”“减小”或“不变”)。

Answer 1

【答案】> 4.3×1013 S(l)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-529kJ/mol > > < 2700 增大

【解析】

(1)由于Kb(NH3H2O)=1.8×10-5＞Ka2(H2SO3)=1.0×10-7，由盐的水解规律：“谁弱谁水解，谁强显谁性”可知，(NH4)2SO3溶液呈碱性，pH>7；

(2)第2步：加入石灰水，发生反应Ca2++2OH-+2NH4+ +SO42-CaSO4↓+2NH3·H2O　化学平衡常数K=4.3×1013；

(3)①2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)△H1=-37.0kJ/mol，

②2H2(g)+SO2(g)=S(l)+2H2O(g) △H2=+45.4kJ/mol，

CO的燃烧热△H3=-283kJ/mol，即③CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H3=-283kJ/mol，③×2-①，S(l)+O2(g)=SO2(g) △H=2△H3-△H1=-529kJ/mol；

(4)反应②的正反应为吸热反应，正反应活化能E1-E2=ΔH2>0，E1=E2+ΔH2，由于E2>0，所以E1>ΔH2；

(5)分析图象，当控制物料比相同时，T1温度下的转化率高于T2温度下的转化率，考虑到反应是吸热反应，温度升高有利于提高反应物的转化率，则温度关系应为：T1＞T2；

①N点和M点时SO2的转化率相同，温度M点高于N点，升高温度有利于提高转化率，同时对于反应①来说，增加其中一种反应物的量可使另一反应物的转化率提高，而该物质本身的转化率降低，转化率已经可以由温度控制，为使二者SO2转化率相等，则需要控制N点CO的量少于M点CO的量，则转化率：N>M；

②温度T1＞T2，温度越高，化学反应速率越大，则逆反应速率：N<P；

(6)① 对于2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)

c(开始) 0.2 0.2 0

c(平衡) 0.04 0.12 0.16

对于反应2H2(g)+SO2(g)S(l)+2H2O(g)

c(开始) 0.2 0.12 0

c(平衡) 0.02 0.03 0.18

所以反应②的化学平衡常数K=

②其他条件不变，在第7 min时缩小容器体积，也就使容器的压强增大，由于两个反应的正反应都是气体体积减小的反应，所以缩小体积，容器的压强增大，化学平衡正向移动，α(SO2)增大。