Question

【題目】燃煤及硫酸工業(yè)尾氣中的SO2是重要的大氣污染物，可以用以下方法處理尾氣中的SO2。

方法一：通過(guò)活性炭作用回收

（1）配平反應(yīng)方程式。____C(s)+____SO2(g)_____S2(g)+_____CO2(g)

（2）反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為______________________；若在某密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，為了加快吸收SO2，可采取的措施有_____________________________。

方法二：利用亞硫酸鈉溶液進(jìn)行吸收

（3）把尾氣（含二氧化硫）不斷通入到飽和亞硫酸鈉溶液中，生成亞硫酸氫鈉，pH值的變化如圖所示，請(qǐng)根據(jù)圖示，解釋pH值變化的原因：_________________________________________。

方法三：利用氯氣和干燥的二氧化硫在活性炭催化劑存在下反應(yīng)制取氯化硫酰：SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)+97.3kJ，已知氯化硫酰（SO2Cl2）主要用作氯化劑。它是一種無(wú)色液體，熔點(diǎn)-54.1℃，沸點(diǎn)69.1℃。

（4）若反應(yīng)的容器體積為2L，2分鐘內(nèi)液體質(zhì)量增加了2.7克，用氯氣表示這兩分鐘內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率____。

（5）（以下寫出一種措施即可）。若在此條件下，為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有______________，當(dāng)___________________________時(shí)說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)。

Answer 1

【答案】2 2 1 2 K= 升高溫度或增大壓強(qiáng)或使用適當(dāng)催化劑等 亞硫酸鈉溶液由于水解呈堿性(pH>7)；當(dāng)通入二氧化硫后由于生成了亞硫酸氫鈉，其HSO3-電離（電離呈酸性）程度大于其水解（水解呈堿性）程度，所以溶液呈酸性。隨著二氧化硫的通入，亞硫酸鈉濃度逐漸減小，亞硫酸氫鈉濃度逐漸增大，一直到反應(yīng)完全，故pH值逐漸減小直至不變 0.005mol/(L·min) 降低溫度或增大壓強(qiáng) 容器內(nèi)顏色不再改變或液體質(zhì)量不再改變等等

【解析】

（1）C元素的化合價(jià)由0升高到+4，S元素的化合價(jià)由+4降低到0，根據(jù)化合價(jià)升高和降低的總數(shù)相等，配平的的化學(xué)方程式為：2C(s)+ 2SO2(g) S2(g)+ 2CO2(g)；

（2）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=；若在某密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，為了加快吸收SO2，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外因可知，可采取的措施有升高溫度、增大壓強(qiáng)或使用適當(dāng)催化劑等。

（3）把尾氣（含二氧化硫）不斷通入到飽和亞硫酸鈉溶液中，生成亞硫酸氫鈉。根據(jù)pH值的變化示意圖可知，溶液由堿性逐漸過(guò)渡到中性、酸性，最后基本保持不變。pH值發(fā)生這種變化的原因是：亞硫酸鈉溶液由于水解呈堿性(pH>7)；當(dāng)通入二氧化硫后由于生成了亞硫酸氫鈉，HSO3-電離（電離呈酸性）程度大于其水解（水解呈堿性）程度，所以溶液呈酸性。隨著二氧化硫的通入，亞硫酸鈉濃度逐漸減小，亞硫酸氫鈉濃度逐漸增大，一直到反應(yīng)完全，最后得到的是亞硫酸氫鈉溶液和亞硫酸的飽和溶液，故pH值逐漸減小直至不變。

（4）若反應(yīng)的容器體積為2L，2分鐘內(nèi)液體質(zhì)量增加了2.7克，則2分鐘內(nèi)生成SO2Cl2(l)的物質(zhì)的量為0.02mol，氯氣要同時(shí)消耗0.02mol，則用氯氣表示這兩分鐘內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率為0.005mol/(L·min)。

（5）SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)+97.3kJ，該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的放熱反應(yīng)，降低溫度或增大壓強(qiáng)均能使該化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。若在此條件下，為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有降低溫度或增大壓強(qiáng)。在平衡狀態(tài)下，各組分的濃度保持不變，各組分的質(zhì)量也保持不變，其中只有氯氣是有色的氣體，故當(dāng)容器內(nèi)顏色不再改變或液體質(zhì)量不再改變時(shí)說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)。