Question

【題目】硫單質(zhì)及其化合物在化工生成等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，工業(yè)尾氣中的SO2一直是環(huán)境污染的主要原因之一。

I．SO2尾氣的處理

方法1：燃煤中加入生石灰，將SO2轉(zhuǎn)化為CaSO3，再氧化為CaSO4

已知：a．CaO(s)+CO(g) = CaCO3(s) ΔH= 178.3kJ·mol1

b．2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)= 2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH= 2762.2kJ·mol1

c．2CaSO3(s)+O2(g)= 2CaSO4(s) ΔH= 2314.8kJ·mol1

（1）寫出CaO(s)與SO2(g)反應(yīng)生成CaSO3(s)的熱化學(xué)方程式：___。

方法2：用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為NH4HSO3，再氧化為(NH4)2SO4。

（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得NH4HSO3溶液中=1500，則溶液的pH為________(已知：H2SO3的Ka1=1.5×102，Ka2=1．0×107，K(NH3·H2O)=1.74×10－5；)。NH4HSO3溶液中所含粒子濃度大小關(guān)系正確的是_____。

A c(NH4+)>c(HSO3－)>c(H+)>c(SO32)>c(OH－)

B c(HSO3－)>c(NH4+)>(SO32－)>c(H+)>c(OH－)

C c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(HSO3－)+2c(SO32)+c(H2SO3)

D c(H+)+c(H2SO3)=c(OH－)+c(SO32)+c(NH3·H2O)

II．SO2的回收利用：

（3）SO2與Cl2反應(yīng)可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反應(yīng)為SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1:1把SO2與Cl2充入一恒壓的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，SO2的轉(zhuǎn)化率與溫度T的關(guān)系如下圖所示：

①恒溫恒壓條件下，密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列事實(shí)不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______(填字母)。

a SO2Cl2的濃度保持不變 b 混合氣體的壓強(qiáng)不再改變

c 混合氣體的密度不再改變 d 混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變

②若反應(yīng)一直保持在p壓強(qiáng)條件下進(jìn)行，則M點(diǎn)的分壓平衡常數(shù)Kp＝_____(用含p的表達(dá)式表示，用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×體積分?jǐn)?shù))。

III．（4）過二硫酸(H2S2O8)是一種強(qiáng)氧化性酸，其結(jié)構(gòu)式為。在工業(yè)上用作強(qiáng)氧化劑。

①在Ag+催化作用下，S2O82能與Mn2+在水溶液中發(fā)生反應(yīng)生成SO42和MnO4，1molS2O82能氧化的Mn2+的物質(zhì)的量為_________mol。

②工業(yè)上可用惰性電極電解硫酸和硫酸銨混合溶液制備過二硫酸銨。則陽極的電極反應(yīng)式為________。

Answer 1

【答案】CaO（s）+SO2（g）=CaSO3（s）ΔH=402.0kJ·mol1 6 AD b 3/p 0.4 2SO422e= S2O82

【解析】

(1)CaO(s)與SO2(g)反應(yīng)生成CaSO3(s)方程式為：CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)，可以由反應(yīng)得到，根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)的焓變△H==-402.0kJmol-1，即熱化學(xué)方程式：CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)△H=-402.0kJmol-1；

(2)H2SO3的Ka1=，Ka2=，所以==1500，將Ka1=1.5×102，Ka2=1.0×107帶入可解得c(H+)=10-6mol/L，則pH=-lgc(H+)=6；

(3)NH4HSO3溶液中存在銨根的水解，其水解平衡常數(shù)Kh=，存在HSO3－的電離和水解，其電離平衡常數(shù)為Ka2=1.0×107，其水解平衡常數(shù)Kh2=，NH4+的水解程度大于HSO3－的水解，HSO3－的電離大于水解，所以溶液顯酸性，c(H+)>c(OH－)；

A．NH4+水解程度比HSO3－的電離程度小，且HSO3－會(huì)水解，所以c(NH4+)>c(HSO3－)，HSO3－電離出氫離子，且大于水解，NH4+水解也生成氫離子，所以c(H+)>c(SO32)，溶液呈酸性，水解是微弱的，所以c(NH4+)>c(HSO3－)>c(H+)>c(SO32)>c(OH－)，故A正確；

B．根據(jù)分析A項(xiàng)正確，則B錯(cuò)誤；

C．根據(jù)物料守恒可知：c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(HSO3－)+c(SO32)+c(H2SO3)，故C錯(cuò)誤；

D．溶液中存在電荷守恒：c(NH4+)+ c(OH－)= c(HSO3－)+2c(SO32)+c(H+)，與物料守恒式聯(lián)立消去c(NH4+)可得：c(H+)+c(H2SO3)=c(OH－)+c(SO32)+c(NH3·H2O)，故D正確；

綜上所述選AD；

(3)①a．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度不再改變，所以SO2Cl2的濃度保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故a不選；

b．恒溫恒壓條件下混合氣體的壓強(qiáng)一直不變，故b選；

c．恒壓條件下，平衡移動(dòng)過程中容器體積會(huì)發(fā)生變化，而氣體的質(zhì)量不變，所以平衡移動(dòng)時(shí)密度發(fā)生改變，當(dāng)密度不變時(shí)說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c不選；

d．氣體質(zhì)量一直不變，平衡移動(dòng)過程中氣體的總物質(zhì)的量會(huì)發(fā)生改變，所以平均相對(duì)分子質(zhì)量會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)其不變時(shí)說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故d不選；

綜上所述選b；

②據(jù)圖可知M點(diǎn)SO2的轉(zhuǎn)化率為50%，不妨設(shè)初始投料為1mol SO2和1mol Cl2，則列三段式有：

相同條件下氣體壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，所以p(SO2)= p(Cl2)= p(SO2Cl2)=p，所以Kp=；

(4)①根據(jù)過二硫酸的結(jié)構(gòu)式可知過二硫酸中S為+6價(jià)，兩個(gè)O為-1價(jià)，S2O82與Mn2+反應(yīng)時(shí)-1價(jià)的O被還原成-2價(jià)，Mn2+被氧化成+7價(jià)，升高5價(jià)，1molS2O82能得到2mol電子，所以可以氧化Mn2+的物質(zhì)的量為0.4mol；

②電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，用惰性電極電解硫酸和硫酸銨混合溶液制備過二硫酸銨時(shí)，硫酸根被氧化成S2O82，所以陽極反應(yīng)為：2SO422e= S2O82。