Question

【题目】对烟道气中进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。

I. 还原法

(1)一定条件下，由和反应生成和的能量变化如图所示，每生成，该反应__________(填“放出”或“吸收”)的热量为____________。

(2)在绝热恒容的密闭容器中，进行反应：，该反应的平衡常数表达式为_______________________，对此反应下列说法正确的是_________。

a.若混合气体密度保持不变，则已达平衡状态

b.从反应开始到平衡，容器内气体的压强保持不变

c.达平衡后若再充入一定量，平衡常数保持不变

d.分离出，正、逆反应速率均保持不变

(3)向恒温恒容密闭容器中通入和，分别进行三组实验。在不同条件下发生反应：，反应体系总压强随时间的变化曲线如图所示，则三组实验温度的大小关系是____________(填“”、“”或“”)；实验从反应开始至平衡时，反应速率______________。

II.溶液吸收法

常温下，用溶液吸收的过程中，溶液随吸收物质的量的变化曲线如图所示。

(4)常温下，的二级电离平衡常数的数值为_________________。

Answer 1

【答案】放出 135kJ K= ad = < 6.25×10-3mol/(Lmin)； 10-7.3

【解析】

(1)根据图象分析，反应物总能量高于生成物总能量，则反应为放热反应，正、逆反应活化能之差为反应放出的热量；

(2)气相为主的反应中，固体物质的浓度不变，根据平衡常数含义列出平衡常数表达式，结合常用判断化学平衡的方法判断化学反应是否达到平衡，据此逐项分析；

(3)反应为放热反应，反应前后气体物质的量减小，体系压强减小，体系a和体系b反应起始时和平衡时的压强都相等，则二者平衡常数相同，对于一定质量的气体来说，等于衡量，据此分析b和c的体系温度高低，根据化学反应速率定义计算SO2的平均反应速率；

(4)H2SO3的一级电离平衡为：H2SO3H++HSO3-，二级电离平衡为：HSO3-H++SO32-，根据Na2SO3溶液吸收SO2的过程中，溶液pH随吸收SO2物质的量的变化曲线计算H2SO3的二级电离平衡常数。

(1)根据图象分析，反应物的总能量比生成物总能量高，反应发生时多余的能量会释放出来，因此该反应的正反应为放热反应，正、逆反应的活化能之差为反应放出的热量，活化能的差值为270kJ/mol，由于反应产生的S质量为16g，其物质的量为16g÷32g/mol=0.5mol，所以反应放出的热量为：270kJ/mol×0.5mol=135kJ；

(2)根据平衡常数的含义，可知该反应的平衡常数表达式为K=。

a.混合气体密度为ρ＝，恒容容器容积V不变，反应前后气体的质量发生改变，则当反应到达平衡时，气体总质量m不变，因此若混合气体密度不变，说明反应已经达到平衡状态，a正确；

b.反应达到平衡前后，气体总物质的量发生改变，体系压强改变，b错误；

c.达平衡后若再充入一定量CO2，使化学平衡逆向移动，由于反应在绝热容器中进行，反应逆向移动会产生热量变化，导致体系温度发生改变，化学平衡常数改变，c错误；

d.分离出S，由于S是固体，浓度不变，因此改变其物质的量，不影响化学平衡，因此正、逆反应速率均保持不变，d正确；

故合理选项是ad；

(3)体系a和体系b反应起始时和平衡时的压强都相等，则二者平衡常数相同，体系a和体系b的温度相等，根据等于衡量，可知初始时刻压强c＞b，则实验温度c＞b，因此三组实验温度的关系是a=b＜c；实验a从反应开始至平衡时，压强由160kPa改变至120kPa，设反应过程转化了xmolSO2，由等于衡量可知，气体的压强与气体的体积(即总物质的量)成正比，所以有，，解得x=0.75mol，则反应速率v(SO2)==6.25×10-3mol/(Lmin)；

(4)H2SO3的一级电离平衡为：H2SO3H++HSO3-，二级电离平衡为：HSO3-H++SO32-，根据Na2SO3溶液吸收SO2的过程中，溶液pH随吸收SO2物质的量的变化曲线分析，H2SO3的二级电离平衡和SO32-的一级水解平衡相关，未通入SO2时，Na2SO3溶液的pH为10.6，则溶液中c(OH-)=10-3.4mol/L，忽略SO32-的二级水解，则溶液中c(HSO3-)=c(OH-)=10-3.4mol/L，300mL1.0mol/LNa2SO3溶液的浓度为1.0mol/L，平衡时c(SO32-)=1.0mol/L-10-3.4mol/L≈1.0mol/L，则水解平衡常数为Kh==10-6.7，H2SO3的二级电离平衡常数Ka2===10-7.3。