Question

【題目】SO2的催化氧化是工業(yè)制取硫酸的關(guān)鍵步驟之一：2SO2 + O22SO3 在容積均為2L，有相同催化劑的a、b、c、d、e五個密閉容器中均充入2molSO2和1molO2混合氣體，控制不同的反應(yīng)溫度。反應(yīng)進(jìn)行5min時，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容器溫度 物質(zhì)的量(mol)	a容器 400℃	b容器 425℃	c容器 450℃	d容器 475℃	e容器 500℃
O2	x	0.6	0.3	0.5	0.7
SO3	y	0.8	1.4	1.0	0.6

(1)5min時測得a容器中混合氣體的物質(zhì)的量減少了0.2mol，計算5min內(nèi)SO3的平均反應(yīng)速率____________。

(2)反應(yīng)進(jìn)行到5min時，b容器中的反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？_______(填“是”或“否”)，理由是：_____________________________________________________________________________。

(3)在圖中畫出e容器中SO2物質(zhì)的量隨時間的變化曲線_______________________。

(4)工業(yè)上常用Na2SO3溶液來吸收SO2，該反應(yīng)的離子方程式是：___________________。

(5)已知NaHSO3溶液呈酸性，溶液中c(H2SO3)_______ c(SO32—)(選填＜、＞或=)；NaHSO3既能和強(qiáng)酸反應(yīng)也能和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。用平衡移動原理說明NaHSO3能和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的原因：_______________

Answer 1

【答案】0.04mol/(Lmin) 否 abc中三氧化硫的物質(zhì)的量是增大的，de中隨溫度升高三氧化硫的物質(zhì)的量是減小的，溫度越高，反應(yīng)速率越快，建立平衡需要的時間越短，證明de是平衡狀態(tài)，且溫度越高，三氧化硫的物質(zhì)的量越少，b容器的溫度低于d，因此三氧化硫的物質(zhì)的量應(yīng)該大于d，因此b不是平衡狀態(tài) SO32-+SO2+H2O=2HSO3- ＜ 強(qiáng)堿溶液中的氫氧根離子與HSO3-電離出的氫離子反應(yīng)生成水，促進(jìn)HSO3-的電離平衡正向移動，反應(yīng)生成亞硫酸鈉

【解析】

(1)根據(jù)2SO2 + O22SO3 可知，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量的減少量等于反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少了0.2mol，即反應(yīng)的氧氣為0.2mol，據(jù)此計算5min內(nèi)三氧化硫的反應(yīng)速率；

(2)五個容器中濃度變化可知，abc中三氧化硫濃度是增大的，de中隨溫度升高濃度減小，說明溫度變化影響化學(xué)平衡移動，證明de是平衡狀態(tài)；

(3)根據(jù)五個容器中氣體的物質(zhì)的量變化可知，de容器中是平衡狀態(tài)，且e容器中反應(yīng)溫度高于d，建立平衡需要的時間少于d，平衡時，SO2物質(zhì)的量大于d，據(jù)此畫圖；

(4)工業(yè)上常用Na2SO3溶液來吸收SO2，該反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉；

(5)亞硫酸氫鈉溶液中存在亞硫酸氫根離子電離和水解平衡，據(jù)此分析判斷；強(qiáng)堿溶液中的氫氧根離子能夠與HSO3-電離出的氫離子反應(yīng)生成水，促進(jìn)HSO3-的電離平衡正向移動，反應(yīng)生成亞硫酸鈉。

(1)根據(jù)2SO2 + O22SO3 可知，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量的減少量等于反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少了0.2mol，即反應(yīng)的氧氣為0.2mol，則生成的SO3 為0.4mol，5min內(nèi)SO3的平均反應(yīng)速率v(SO3)===0.04mol/(Lmin)，故答案為：0.04mol/(Lmin)；

(2)根據(jù)五個容器中氣體的物質(zhì)的量變化可知，abc中三氧化硫濃度是增大的，de中隨溫度升高濃度減小，溫度越高反應(yīng)速率越快，建立平衡需要的時間越短，證明de是平衡狀態(tài)，則反應(yīng)進(jìn)行到5min時，b容器中的反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，

故答案為：否；abc中三氧化硫的物質(zhì)的量是增大的，de中隨溫度升高三氧化硫的物質(zhì)的量是減小，溫度越高反應(yīng)速率越快，建立平衡需要的時間越短，證明de是平衡狀態(tài)，且溫度越高，三氧化硫的物質(zhì)的量越少，b容器的溫度低于d，因此三氧化硫的物質(zhì)的量應(yīng)該大于d；

(3)根據(jù)五個容器中氣體的物質(zhì)的量變化可知，de容器中是平衡狀態(tài)，且e容器中反應(yīng)溫度高于d，建立平衡需要的時間少于d，平衡時，SO2物質(zhì)的量大于d，變化圖象為，故答案為：；

(4)工業(yè)上常用Na2SO3溶液來吸收SO2，反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，該反應(yīng)的離子方程式是：SO32-+SO2+H2O=2HSO3-，故答案為：SO32-+SO2+H2O=2HSO3-；

(5)亞硫酸氫鈉溶液中存在亞硫酸氫根離子電離：HSO3-SO32-+H+，電離使溶液顯酸性，也存在亞硫酸氫根離子的水解：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，水解使溶液顯堿性，NaHSO3溶液呈酸性，說明電離程度大于水解程度，因此c(H2SO3)＜c(SO32-)；強(qiáng)堿溶液中的氫氧根離子能夠與HSO3-電離出的氫離子反應(yīng)生成水，促進(jìn)HSO3-的電離平衡正向移動，反應(yīng)生成亞硫酸鈉，故答案為：＜；強(qiáng)堿溶液中的氫氧根離子能夠與HSO3-電離出的氫離子反應(yīng)生成水，促進(jìn)HSO3-的電離平衡正向移動，反應(yīng)生成亞硫酸鈉。