Question

【题目】氮、硫的化合物合成、应用以及对环境的影响一直是科学界研究的热点。

(1)尿素主要以NH3和CO2为原料进行合成。主要通过以下两个反应进行:

反应1：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l)　ΔH1= -117.2 kJ·mol-1

反应2：H2NCOONH4(l)H2O(l)+CO(NH2)2(l)　ΔH2=+21.7 kJ·mol-1

请回答：

CO(NH2)2 (l)+H2O(l)2NH3(l)+CO2(g) 　ΔH3=____ kJ·mol-1;该反应能发生的主要原因是_________

(2)焦炭催化还原SO2生成S2，化学方程式为：2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)，在恒容容器中，1 mol/LSO2与足量的焦炭反应，SO2的转化率随温度的变化如图所示。

①若700℃发生该反应，经3分钟达到平衡，计算0—3分钟v(S2)=_______molL-1min-1，该温度下的平衡常数为_________

②若该反应在起始温度为700℃的恒容绝热容器中进行，达到平衡时SO2的转化率_________90%(填“＞”、“＜”或“=”)

③下列说法一定能说明该反应达到平衡状态的是____

A.焦炭的质量不再变化时

B.CO2、SO2的浓度相等时

C.SO2的消耗速率与CO2的生成速率之比为1:1

D.容器的总压强不再变化时

(3)已知25℃时：H2SO3的电离常数Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8

①工业上可用Na2SO3溶液吸收法处理SO2，25℃时用1mo/L的Na2SO3溶液吸收SO2，当溶液pH=7时，溶液中各离子浓度的大小关系为___________________

②工业上也可用氨水来吸收SO2，写出氨水吸收过量SO2的化学反应方程式______________

Answer 1

【答案】+95.5 熵增或△S>0 0.15 36.45 ＜ AD c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H+) = c(OH-) NH3H2O+SO2===NH4HSO3

【解析】

（1）根据盖斯定律，反应1 + 反应2所得的化学方程式是目标反应的逆过程，据此分析反应热效应；反应能发生，根据自由能变化公式ΔG = ΔH-TΔS判断反应方向；

（2）①经3分钟达到平衡，从图中可看出SO2的转化率为90%，通过列出三段式结合反应速率的定义及化学平衡常数的表达式计算作答；

②根据图中信息可知，700℃以后二氧化硫的转化率降低，则推出反应放热，根据绝热容器中，温度对平衡时SO2的转化率影响回答；

③反应若达到平衡状态，则v正 = v逆，且各组分的浓度保持不变，与之相关的物质的量、百分含量、体积分数也保持不变据此作答；

（3）①Na2SO3溶液呈碱性，吸收SO2会生成NaHSO3，使溶液呈酸性，pH = 7时，溶液的溶质有Na2SO3和NaHSO3，根据水溶液的三大守恒规律判断离子浓度大小；

②氨水吸收过量SO2可生成亚硫酸氢铵。

（1）反应1：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l)　ΔH1= -117.2 kJ·mol-1

反应2：H2NCOONH4(l)H2O(l)+CO(NH2)2(l)　ΔH2=+21.7 kJ·mol-1

则-（反应1 +反应2）得，CO(NH2)2 (l)+H2O(l)2NH3(l)+CO2(g)，对应的ΔH3 = -（-117.2 kJ·mol-1 +21.7 kJ·mol-1） = +95.5 kJ·mol-1；根据自由能变化公式ΔG = ΔH-TΔS，因反应的ΔH3>0，该反应之所以能发生，是因为该反应中的熵增或△S>0，

故答案为：95.5；熵增或△S>0；

（2）①从图中可看出SO2的转化率为90%时达到平衡状态，则根据可逆反应

则v(S2) = = = 0.15 molL-1min-1，该温度下的平衡常数K= = = 36.45，

故答案为：0.15；36.45；

②由图象可知，温度超过700℃，SO2的转化率降低，说明平衡向逆向移动，即该反应为放热反应，所以在起始温度为700℃的恒容绝热容器中进行，随着反应的进行，容器的温度会高于700℃，则达到平衡时SO2的转化率＜90%，

故答案为：＜；

③反应式2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)，则

A.焦炭的质量不再变化时，说明反应达到动态平衡，A项正确；

B.CO2、SO2的浓度相等时，不能说明浓度保持不变，则无法证明反应达到平衡状态，B项错误；

C.SO2的消耗速率与CO2的生成速率均表示正反应速率，所以不能说明反应达到平衡状态，C项错误；

D.反应体系是气体体积增大的反应，则容器的总压强不再变化时，能说明反应达到平衡状态，D项正确；

故答案为AD；

(3) ①Na2SO3溶液吸收SO2生成NaHSO3，离子方程式为SO32-+SO2+H2O═2HSO3-；25℃时用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2，当溶液pH=7时，溶液中的溶质为Na2SO3和NaHSO3，故c（Na+）最大，c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，根据K2=6.2×10-8=可知=0.62，故c（HSO3-）>c（SO32-），则有：c（Na+）>c（HSO3-）>c（SO32-）>c（H+）=c（OH-）;
故答案为：c（Na+）>c（HSO3-）>c（SO32-）>c（H+）=c（OH-）；

②SO2为酸性氧化物，氨水吸收过量SO2会生成NH4HSO3，其化学反应方程式为NH3H2O+SO2=NH4HSO3，

故答案为：NH3H2O+SO2=NH4HSO3。