题目内容
【题目】SO2的含量是衡量大气污染的一个重要指标。工业上常采用催化还原法或吸收法处理SO2。
（1）在复合组分催化剂作用下，CH4可使SO2转化为S，同时生成CO2和液态H2O。
已知：CH4（g）+2O2（g） = CO2（g）+2H2O（l）= -890.3 kJ/mol
S（s）+O2（g） = SO2（g） AH=-291.2 kJ/mol
则CH4和SO2反应的热化学方程式为________。
（2）在恒容密闭容器中，用H2还原SO2生成S的反应分两步完成（如图1所示），该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示：
①分析可知X为_____（填化学式），0t1时间段的温度为_____.
②用H2还原SO2生成S的总反应的化学方程式为_____.
（3）焦炭催化还原SO2生成S2，化学方程式为2C（s）+2SO2（g）= S2（g）+2CO2（g）。在恒容密闭容器中，1 mol/LSO2与足量的焦炭反应，SO2的转化率随温度的变化如图3所示。
①该反应的△H____（填“ > ”或“<”）0。
②计算a点的平衡常数为_____.
（4）工业上用Na2SO3溶液处理硫酸厂的废气SO2得NaHSO3溶液。
①某温度下，用1.0mol/LNa2SO3溶液吸收纯净的SO2,当溶液pH降至5时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。此时溶液中
_____。（已知该温度下H2SO3的电离平衡常数：Ka1=1.50
10-2,Ka2=1.25l0-6）
②用惰性电极电解NaHSO3废水可使吸收液再生，原理如下图所示，M和N为离子交换膜。阳极的电极反应式为：______。
【答案】CH4（g）＋2SO2（g） = CO2（g）＋2S（s）＋2H2O（l） ΔH＝－295.9kJ/mol H2S 300℃ 2H2＋SO2
S＋2H2O ＜ 36.45 1/8 HSO3- - 2e- + H2O = SO42- + 3H+
【解析】
（1）CH4和S的燃烧热分别为890.3kJ/mol和297.2kJ/mol，可知热化学方程式：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H＝890.3kJ/mol①；S(s)+O2(g)=SO2(g) △H＝297.2kJ/mol②；根据盖斯定律，将①-②×2可得CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l)的反应热；
（2）①根据图1可知，在300℃时，SO2和H2反应生成H2S，在100℃到200℃时，H2S和SO2反应生成S和水；
②根据分析可知，SO2和H2最终反应生成S和水，据此写出化学方程式；
（3）①根据图象可知，升高温度，SO2的转化率降低；
②利用三段式计算出反应物和生成物的平衡浓度，根据平衡常数K= 
来计算；
（4）①根据反应SO32-+H2O+SO2=2HSO3-可知当溶液pH降至5时，溶液中的溶质为H2SO3和NaHSO3，c(H+)=10-5mol/L，根据SO32-+H+HSO3-平衡常数K= 
=Ka2=1.25 l0-6，可以求得；
②观察图形可知，左侧氢离子放电发生还原反应为阴极，右侧发生氧化反应为阳极，HSO3-失去电子变成SO42-；
（1）CH4和S的燃烧热分别为890.3kJ/mol和297.2kJ/mol，可知热化学方程式：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H＝890.3kJ/mol①；S(s)+O2(g)=SO2(g) △H＝297.2kJ/mol②；根据盖斯定律，将①-②×2可得CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l)的反应热；△H＝295.9kJ/mol，故答案为：CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l)△H＝295.9kJ/mol；
（2）①根据图1可知，在300℃时，SO2和H2反应生成H2S，在100℃到200℃时，H2S和SO2反应生成S和水；故0t1时间段温度为300℃；故答案为：H2S；300℃；
②根据分析可知，SO2和H2最终反应生成S和水，故化学方程式为：2H2＋SO2
S＋2H2O；故答案为： 2H2＋SO2S＋2H2O
（3）①根据图象可知，升高温度，SO2的转化率降低，即平衡左移，此反应为放热反应，即△H<0，故答案为：<；
②由于点a的二氧化硫的转化率为90%，故有：
2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)
初始(c)：1mol/L 0 0
转化(c)：0.9mol/L 0.45mol/L 0.9mol/L
平衡(c)：0.1mol/L 0.45mol/L 0.9mol/L
故平衡常数K=
=
=36.45，故答案为：36.45；
（4）根据反应SO32-+H2O+SO2=2HSO3-可知当溶液pH降至5时，溶液中的溶质为H2SO3和NaHSO3，c(H+)=10-5mol/L，根据SO32-+H+HSO3-平衡常数K= =Ka2=1.25×l0-6，解得
1/8；故答案为1/8；
（5）观察图形可知，左侧氢离子放电发生还原反应为阴极，右侧发生氧化反应为阳极，HSO3-失去电子变成SO42-，电极方程式为：HSO3- - 2e- + H2O = SO42- + 3H+；故答案为：HSO3- - 2e- + H2O = SO42- + 3H+。
