Question

4．空气质量日报中有一项重要检测指标是SO₂的含量，结合所学知识回答下列问题．工业制硫酸的过程中，SO₂催化氧化的原理为：
2SO₂（g）+O₂（g）?△催化剂 2SO₃（g）+Q
某温度下，测得SO₂（g）的平衡转化率（a）与体系总压强（ p ）的关系如图所示．
（1）a、b两点对应的平衡常数K（a）= K（b） （填“＞”、“＜”或“=”，下同），SO₃浓度c（a）＜c（b）．c点时，反应速率υ（正）＜υ（逆）．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
		SO2	O2	SO2	O2
1	T1	4	2	x	0.8
2	T2	4	2	0.4	y

（2）实验1从开始到反应达到化学平衡时，用去时间t 分钟，则υ（SO₂）表示的反应速率为$\frac{1.2}{t}$mol•L^-1•min^-1，温度T₁大于T₂的理由是反应放热，温度升高，平衡向左移动，反应物转化率低．
（3）制取SO₂的尾气用NaOH溶液吸收，可得到Na₂SO₃和NaHSO₃两种盐．
①0.1mol/L的NaHSO₃溶液中c（H⁺）＞c（OH^-），用水解和电离理论的角度解释其原因HSO₃^-的电离程度大于水解程度，若往溶液中加入氨水至中性，则c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃） （填“＞”、“＜”或“=”）．
②往0.1mol/L 的Na₂SO₃溶液加入少量NaOH固体，完全溶解后溶液中c（Na⁺）：c（SO₃^2-）的比值变大（填“变大”、“变小”或“保持不变”）．

Answer 1

分析 （1）温度相同，平衡常数相同，反应2SO₂（g）+O₂（g） $\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO₃（g），正反应是气体体积减少的反应，所以增大压强，平衡正向移动，三氧化硫的浓度变大；c点在对应的压强下最终要达平衡状态，所以二氧化硫的转化率减小，反应逆向进行；
（2）先求出O₂的化学平衡时，再求出v（SO₂）的反应速率，反应速率之比等于化学计量数之比；根据平衡移动原理以及生成物的浓度可知：T₁＞T₂；
（3）①NaHSO₃溶液中存在反应：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?OH^-+H₂SO₃，且电离程度大于水解，若往溶液中加入氨水至中性依据溶液中物料守恒分析离子浓度关系；
②往0.1mol/L 的Na₂SO₃溶液加入少量NaOH固体，氢氧化钠溶解电离出的氢氧根离子抑制亚硫酸钠的水解，溶液中钠离子浓度增大．

解答 解：（1）温度相同，平衡常数相同，反应2SO₂（g）+O₂（g） $\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO₃（g），正反应是气体体积减少的反应，所以增大压强，平衡正向移动，三氧化硫的浓度变大，所以c（a）小于 （b）；c点在对应的压强下最终要达平衡状态，所以二氧化硫的转化率减小，反应逆向进行，所以υ（正）＜υ（逆），
故答案为：=；＜；＜；
（2）①由表中数据，v（O₂）=$\frac{\frac{2mol-0.8mol}{2L}}{tmin}$=$\frac{1.2}{2t}$mol•L^-1•min^-1；     
根据反应速率之比等于化学计量数之比，则v（SO₂）=2v（O₂）=2×$\frac{1.2}{2t}$mol•L^-1•min^-1=$\frac{1.2}{t}$mol•L^-1•min^-1，
故答案为：$\frac{1.2}{t}$mol•L^-1•min^-1 ；
②实验2中，n（SO₂）_参加?（4-0.4）mol=3.6mol     
 n（O₂）_消耗=0.5n（SO₂）=1.8mol     
平衡时n（O₂）=（2-1.8）mol=0.2mol，而实验1中n（O₂）=0.8mol 而开始时反应物的起始量相等，实验1到实验2的过程，相当于平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理，降温能使平衡向正反应方向移动，即T₁＞T₂，
故答案为：反应放热，温度升高，平衡向左移动，反应物转化率低．
（3）①由于NaHSO₃溶液中既存在电离平衡又存在水解平衡：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?OH^-+H₂SO₃，HSO₃^-的电离平衡程度大于其水解平衡程度，溶液中c（H⁺）＞c（OH^-），故溶液显酸性，若往溶液中加入氨水至中性，溶液中存在物料守恒，则c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃），
故答案为：HSO₃^-的电离程度大于水解程度；=；
②亚硫酸钠溶液中亚硫酸根离子水解，溶液显碱性，往0.1mol/L 的Na₂SO₃溶液加入少量NaOH固体，氢氧化钠溶解电离出的氢氧根离子抑制亚硫酸钠的水解，溶液中钠离子浓度增大，完全溶解后溶液中c（Na⁺）：c（SO₃^2-）的比值变大，
故答案为：变大．

点评 本题涉及的知识点较多，关键要掌握有关可逆反应的计算、化学平衡移动原理以及图象的分析和解答等，题目难度中等．