Question

14．工业制硫酸的过程中利用反应2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO₃（g）；△H＜0，将SO₂转化为SO₃，尾气SO₂可用NaOH溶液进行吸收．请回答下列问题：
（1）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO₂和1mol O₂发生反应，则下列说法正确的是DE
A．若反应速率v（SO₂）﹦v（SO₃），则可以说明该可逆反应已达到平衡状态
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂，化学反应速率加快
C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，各反应物的转化率一定都增大
D．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO₂、O₂的百分含量减小，SO₃的百分含量增大
E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2mol SO₃，再次平衡时SO₂的百分含量比原平衡时SO₂的百分含量小
F．平衡后升高温度，平衡常数K增大
（2）将一定量的SO₂（g）和O₂（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如表中的两组数据：

实验编号	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		SO2	O2	SO2	O2
1	T1	4	2	x	0.8	6
2	T2	4	2	0.4	y	9

①实验1从开始到反应达到化学平衡时，v（SO₂）表示的反应速率为0.2 mol•L^-1•min^-1；
②T₁＞T₂，（选填“＞”、“＜”或“=”），实验2中达平衡时 O₂的转化率为90%；
（3）尾气SO₂用NaOH溶液吸收后会生成Na₂SO₃．现有常温下0.1mol/L Na₂SO₃溶液，实验测定其pH约为8，完成下列问题：
①用离子方程式表示该溶液呈碱性的原因：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；
②该溶液中c（OH^-）=c（H⁺）+c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）（用溶液中所含微粒的浓度表示）．
（4）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO₂，则理论吸收量由多到少的顺序是B＞C=D＞A
A．Na₂CO₃        B．Ba（NO₃）₂            C．Na₂S                  D．酸性KMnO₄．

Answer 1

分析 （1）A．反应中正逆反应速率相同说明可逆反应已达到平衡状态；
B．保持温度和容器体积不变，加入与平衡无关的气体，总压增大，分压不变，化学反应速率不变；
C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，另一种反应物的转化率一定增大，本身转化率减小；
D．平衡后移动活塞压缩气体，压强增大，平衡正向进行，平衡时SO₂、O₂的百分含量减小，SO₃的百分含量增大；
E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2molSO₃，相当于增大压强，平衡正向进行；
F．反应是放热反应，平衡后升高温度，平衡逆向进行，平衡常数K减小；
（2）①分析图表数据，依据化学平衡三段式列式，结合反应速率概念计算；
②依据图表数据列式计算分析，反应 是放热反应，化学平衡随温度升高，平衡逆向进行分析两次实验的温度；
依据平衡三段式列式计算氧气的转化率；
（3）①常温下0.1mol/L Na₂SO₃溶液，实验测定其pH约为8，亚硫酸根离子水解溶液呈碱性；
②依据溶液中质子守恒分析书写离子浓度关系；
（4）依据选项中的溶液性质和二氧化硫反应的过程和化学方程式定量关系分析计算．

解答 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO₃（g）△H＜0，反应是铜体积减小的放热反应，
A．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，是正反应速率之比，反应速率v（SO₂）=v（SO₃），不能说明该可逆反应已达到平衡状态，故A错误；
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂，加入与平衡无关的气体，总压增大，分压不变，化学反应速率不变，故B错误；
C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，另一种反应物的转化率一定增大，加入的物质转化率减小，故C错误；
D．平衡后移动活塞压缩气体，压强增大，平衡正向进行，平衡时SO₂、O₂的百分含量减小，SO₃的百分含量增大，故D正确；
E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2molSO₃，相当于增大压强，平衡正向进行，再次平衡时SO₂的百分含量比原平衡时SO₂的百分含量小，故E正确；
F．反应是放热反应，平衡后升高温度，平衡逆向进行，平衡常数K减小，故F错误；
故答案为：DE；
（2）①实验1从开始到反应达到化学平衡时，
                     2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO₃（g）；
起始量（mol） 4                2               0
变化量（mol） 2.4           1.2             2.4
平衡量（mol） x             0.8              2.4
v（SO₂）表示的反应速率=$\frac{\frac{2.4mol}{2L}}{6min}$=0.2mol/L•min；
故答案为：0.2 mol•L^-1•min^-1；
②依据反应起始量相同，达到平衡时氧气物质的量可知，实验2反应进行的程度大，反应是放热反应，温度越高，平衡向吸热反应方向进行，逆向进行，所以温度T₁＞T₂，实验2中达平衡时 O₂的转化率=$\frac{1.8mol}{2mol}$×100%=90%，故答案为：＞；90%；
（3））①常温下0.1mol/L Na₂SO₃溶液，实验测定其pH约为8，亚硫酸根离子水解溶液呈碱性，水解反应方程式为：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，故答案为：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；
②常温下0.1mol/L Na₂SO₃溶液，该溶液中存在质子守恒，c（OH^-）=c（H⁺）+c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），故答案为：c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）；
（4）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO₂，则理论吸收量由多到少的顺序是
A．Na₂CO₃ 吸收二氧化硫发生的反应为：Na₂CO₃+2SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂↑，1molNa₂CO₃ 最多吸收二氧化硫2mol；
B．Ba（NO₃）₂ 吸收二氧化硫反应化学方程式为Ba（NO₃）₂+3SO₂+2H₂O=BaSO₄↓+2H₂SO₄+2NO↑：1molBa（NO₃）₂最多吸收二氧化硫3mol；
C．Na₂S 吸收二氧化硫发生的反应为：2Na₂S+5SO₂+2H₂O=4NaHSO₃+3S↓，1mol2Na₂S最多反应二氧化硫2.5mol；
D．酸性KMnO₄溶液吸收二氧化硫的反应2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，1molKMnO₄最多反应二氧化硫2.5mol；
计算分析吸收二氧化硫理论吸收量由多到少的顺序是B＞C=D＞A，
故答案为：B＞C=D＞A．

点评 本题考查了化学平衡影响因素和平衡计算的分析判断，盐类水解分析应用，电解质溶液中离子浓度大小比较依据和方法，物质性质的理解应用，注意吸收二氧化硫的最大量反应判断，题目难度较大．