题目内容

【题目】目前,处理烟气中 SO2 常采用两种方法:碱液吸收法和水煤气还原法。

.碱液吸收法

25℃时,Kb(NH3·H2O)1.8×105H2SO3Ka11.5×102Ka21.0×107Ksp(CaSO4)7.1×105

1步:用过量的浓氨水吸收 SO2,并在空气中氧化;

2步:加入石灰水,发生反应 Ca22OH2NH4SO42CaSO42NH3·H2O K

(1)25℃时,0.1 mol·L1(NH4)2SO3 溶液的 pH_____(“>”“<””)7

(2)计算第2步中反应的 K_____

.水煤气还原法

已知:①2CO(g)SO2(g)=S(l)2CO2(g) ΔH1=-37.0 kJ·mol1

2H2(g)SO2(g)=S(l)2H2O(g) ΔH2=+45.4 kJ·mol1

CO 的燃烧热ΔH3=-283 kJ·mol1

(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_____(“>”“<””)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_____M。逆反应速率:N_____P(“>”“<””)

(6)某温度下,向10L恒容密闭容器中充入2molH22 molCO2molSO2发生反应①、②,第5min时达到平衡,测得混合气体中CO2H2O(g)的物质的量分别为1.6 mol1.8 mol

①该温度下,反应②的平衡常数K_____

②其他条件不变,在第 7 min 时缩小容器体积,SO2的平衡浓度_____(增大”“减小不变”)

【答案】> 4.3×1013 S(l)O2(g)=SO2(g) ΔH=-529 kJ·mol-1 > > < 2700 增大

【解析】

(1)根据Kb(NH3H2O)=1.8×10-5Ka2(H2SO3)=1.0×10-7,分析判断;

(2)2步:加入石灰水,发生反应Ca2++2OH-+2NH4++SO42-CaSO4↓+2NH3H2O,化学平衡常数K=,结合电离平衡常数和溶度积常数分析计算;

(3)根据盖斯定律分析解答;

(4)根据焓变H2=E1-E2结合反应②为吸热反应分析判断;

(5)反应①的正反应是气体体积减小的放热反应,温度相同、投料比的比值[=y]越大,SO2的转化率α越大;投料比相同时,温度越高,SO2的转化率α越低,据此分析解答;

(6)①根据三段式结合平衡常数K=计算;②其他条件不变,在第7min时缩小容器体积,即使容器的压强增大,化学平衡正向移动,据此分析判断。

(1)由于Kb(NH3H2O)=1.8×10-5Ka2(H2SO3)=1.0×10-7,根据盐的水解规律:谁弱谁水解,谁强显谁性可知,(NH4)2SO3溶液呈碱性,pH7;故答案为:>;

(2)2步:加入石灰水,发生反应Ca2++2OH-+2NH4++SO42-CaSO4↓+2NH3H2O 化学平衡常数K====4.3×1013,故答案为:4.3×1013

(3)2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g) H1=-37.0kJ/mol,②2H2(g)+SO2(g)=S(l)+2H2O(g) H2=+45.4kJ/molCO的燃烧热H3=-283kJ/mol,即③CO(g)+O2(g)=CO2(g) H3=-283kJ/mol,根据盖斯定律③×2-①计算S(l)+O2(g)=SO2(g)H=(-283kJ/mol)×2 - (-37.0kJ/mol)=-529kJ/mol,热化学方程式为S(l)+O2(g)=SO2(g) H=-529kJ/mol,故答案为:S(l)+O2(g)=SO2(g) H=-529kJ/mol

(4)反应②的正反应为吸热反应,焓变H2=E1-E2(逆反应活化能)0E1=E2+H2,由于E20,所以E1H2,故答案为:>;

(5)反应①的正反应是气体体积减小的放热反应,温度相同、投料比的比值[=y]越大,SO2的转化率α越大、CO的转化率越小,即y1y2,投料比相同时,温度越高,SO2的转化率α越低,所以N点的投料比小、温度低,则CO的转化率大于MCO的转化率;NP投料比相同,但P点温度高,所以P点反应速率大于N点,逆反应速率:NP,故答案为:>;<;

(6)①对于 2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g)

开始(mol/L) 0.2 0.2 0

变化(mol/L) 0.16 0.08 0.16

平衡(mol/L) 0.04 0.12 0.16

对于2H2(g)+SO2(g)S(l)+2H2O(g)

开始(mol/L) 0.2 0.12 0

变化(mol/L) 0.18 0.09 0.18

平衡(mol/L) 0.02 0.03 0.18

所以反应②的化学平衡常数K===2700,故答案为:2700

②其他条件不变,在第7min时缩小容器体积,即使容器的压强增大,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,二氧化硫的物质的量减小,但由于容器体积减小,所以二氧化硫的浓度仍然会增大,故答案为:增大。

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①该聚合硫酸铁样品中n(OH) _________mol

②已知该样品中Fe的质量分数w,则盐基度B_______________

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