题目内容
【题目】SO2的催化氧化: ,是工业制取硫酸的关键步骤之一。在容积都为2L的、、、、五个密闭容器中,投入相同的催化剂,并均充入1mol O2和2mol SO2,控制不同的反应温度进行反应,反应进行到5min时,测得相关数据如下表:
容器温度 物质的量(mol) | 容器 400℃ | 容器 425℃ | 容器 450℃ | 容器 475℃ | 容器 500℃ |
O2 | 0.8 | 0.6 | 0.3 | 0.5 | 0.7 |
SO3 | 0.4 | 0.8 | 1.4 | 1.0 | 0.6 |
(1)计算5min内容器中SO2的平均反应速率___________________________。
(2)反应进行到5min时, 容器中的反应是否达到平衡状态?_______(填“已达”、“未达”)理由是:_________________________________________________
(3)在右图中画出容器中SO3物质的量随时间的变化曲线。____________
(4)工业上常用Na2SO3溶液来吸收SO2,该反应的离子方程式是:______________________。
(5)Na2SO3和NaHSO3混合溶液的pH随Na2SO3和NaHSO3比例的不同而不同,数据如下:
序号 | ① | ② | ③ |
91:9 | 1:1 | 1:91 | |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
表中第________组(填写序号)数据,可判断NaHSO3溶液显_______性(填“酸”或“碱”)。
(6)NaHSO3既能和强酸反应也能和强碱溶液反应。用平衡移动原理说明NaHSO3能和强碱溶液反应的原因:_________________________________________________________。
【答案】 0.04mol/(Lmin) 未达 SO2的催化氧化是放热反应,温度越高,K值越小,5min时c容器中SO2转化率高于b容器,因此b容器中的SO2还能继续转化 图略 SO32-+SO2+H2O=2HSO3- ③ 酸 NaHSO3溶液中HSO3-发生电离:HSO3-H++SO3-,电离出的H+与强碱溶液中的OH-发生反应,其浓度降低,平衡正向移动,使反应能持续进行
【解析】(1)a容器中氧气起始浓度=1mol,5min末浓度为08mol,V==0.020 mol/(Lmin),而二氧化硫的速率是氧气的二倍故氧气的速率为0.040mol/Lmin;(2)从表中的数据可以看出氧气的物质的量呈先减小再增大的趋势,说明该反应是放热反应,温度越高,K值越小,5min时c容器中SO2转化率高于b容器,因此b容器中的SO2还能继续转化 ,未达到平衡状态。
(3)e容器比d容器中温度高,所以反应速率大,到达平衡所用的时间短,但是不利于生成二氧化硫,平衡时生成的二氧化硫少,对应的图像为:
(4)Na2SO3还可以和SO2反应生成NaHSO3对应的方程式为:SO32-+SO2+H2O=2HSO3-
(5)③溶液中存在SO32-和HSO3-两种离子,SO32-要水解使溶液显碱性,HSO3-既能水解又能电离,水解使溶液显碱性,电离使溶液显酸性,而此混合溶液显酸性,就说明NaHSO3的电离程度大于水解程度,溶液显酸性。(6)NaHSO3溶液中HSO3-发生电离:HSO3-H++SO3-,电离出的H+与强碱溶液中的OH-发生反应,其浓度降低,平衡正向移动,使反应能持续进行。