Question

一定條件下，通過(guò)下列反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收：
2CO（g）+SO₂（g）

催化劑

2CO₂（g）+S（l）△H
（1）已知2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ?mol^-1
S（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ?mol^-1
則反應(yīng)熱△H=

 

 kJ?mol^-1．
（2）其他條件相同、催化劑不同時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖a．260℃時(shí)，

 

（填Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃）作催化劑反應(yīng)速率最快．Fe₂O₃和NiO作催化劑均能使SO₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，不考慮價(jià)格因素，選擇Fe₂O₃的主要優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（3）科研小組在380℃、Fe₂O₃作催化劑時(shí)，研究了不同的投料比[n（CO）：n（SO₂）]的比值對(duì)SO₂轉(zhuǎn)化率的影響，結(jié)果如圖b．請(qǐng)?jiān)诖痤}卡坐標(biāo)圖中畫(huà)出n（CO）：n（SO₂）=2：1時(shí)，SO₂轉(zhuǎn)化率的預(yù)期變化曲線．
（4）工業(yè)上還可用Na₂SO₃溶液吸收煙氣中的SO₂：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃．某溫度下用1.0mol?L^-1的Na₂SO₃溶液吸收純凈的SO₂，當(dāng)溶液中c（SO₃^2-）的濃度降至0.2mol?L^-1時(shí)，吸收能力顯著下降應(yīng)更換吸收劑．
①此時(shí)溶液中c（HSO₃^-）約為

 

mol?L^-1；
②此時(shí)溶液pH=

 

．（已知該溫度下SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-的平衡常數(shù)K=8×10⁶ L?mol^-1，計(jì)算時(shí)SO₂、H₂SO₃的濃度忽略不計(jì)）

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）根據(jù)圖示內(nèi)容對(duì)比260℃時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率來(lái)尋找反應(yīng)速率最快，根據(jù)催化劑和二氧化硫轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系來(lái)判斷Fe₂O₃作催化劑的優(yōu)點(diǎn)；
（3）n（CO）：n（SO₂）=2：1時(shí)反應(yīng)速率界于n（CO）：n（SO₂）=3：1和n（CO）：n（SO₂）=1：1之間，壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響來(lái)回答即可；
（4）①根據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合物質(zhì)的量之間的關(guān)系來(lái)計(jì)算；
②根據(jù)SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常數(shù)K來(lái)計(jì)算即可．

解答： 解：（1）已知①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ?mol^-1
②（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ?mol^-1
反應(yīng)2CO（g）+SO₂（g）

催化劑

2CO₂（g）+S（l）可以是①-②所得，所以該反應(yīng)的焓變△H=-566kJ?mol^-1-（-296kJ?mol^-1）=-270kJ?mol^-1，
故答案為：-270；
（2）根據(jù)圖示內(nèi)容，對(duì)比260℃時(shí)不同催化劑作用下SO₂的轉(zhuǎn)化率，可以看出Cr₂O₃作催化劑時(shí)，反應(yīng)速率最快，F(xiàn)e₂O₃和NiO作催化劑均能使SO₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，但是Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源，
故答案為：Cr₂O₃；Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源；
（3）n（CO）：n（SO₂）=2：1時(shí)反應(yīng)速率界于n（CO）：n（SO₂）=3：1和n（CO）：n（SO₂）=1：1之間，反應(yīng)速率介于二者之間，且二氧化硫的轉(zhuǎn)化率和n（CO）：n（SO₂）=3：1是相等的，即，故答案為：；
（4）①當(dāng)溶液中c（SO₃^2-）的濃度降至0.2mol?L^-1時(shí)，亞硫酸氫鈉的生成濃度是1.6mol/L，故答案為：1.6；
②根據(jù)SO₃^2-+H⁺?HSO₃^-平衡常數(shù)K=

c(HSO3-)

c(H+)?c(SO32-)

，所以c（H⁺）=

1.6mol/L

0.2mol/L×8×106 L?mol-1

=10^-6mol/L，即此時(shí)溶液的pH=6，故答案為：6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生有關(guān)熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率、弱電解質(zhì)的電離等方面的知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度不大．