Question

【题目】SO2的催化氧化是工业制取硫酸的关键步骤之一：2SO2 + O22SO3 在容积均为2L，有相同催化剂的a、b、c、d、e五个密闭容器中均充入2molSO2和1molO2混合气体，控制不同的反应温度。反应进行5min时，测得相关数据如下表：

容器温度 物质的量(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时测得a容器中混合气体的物质的量减少了0.2mol，计算5min内SO3的平均反应速率____________。

(2)反应进行到5min时，b容器中的反应是否达到平衡状态？_______(填“是”或“否”)，理由是：_____________________________________________________________________________。

(3)在图中画出e容器中SO2物质的量随时间的变化曲线_______________________。

(4)工业上常用Na2SO3溶液来吸收SO2，该反应的离子方程式是：___________________。

(5)已知NaHSO3溶液呈酸性，溶液中c(H2SO3)_______ c(SO32—)(选填＜、＞或=)；NaHSO3既能和强酸反应也能和强碱溶液反应。用平衡移动原理说明NaHSO3能和强碱溶液反应的原因：_______________

Answer 1

【答案】0.04mol/(Lmin) 否 abc中三氧化硫的物质的量是增大的，de中随温度升高三氧化硫的物质的量是减小的，温度越高，反应速率越快，建立平衡需要的时间越短，证明de是平衡状态，且温度越高，三氧化硫的物质的量越少，b容器的温度低于d，因此三氧化硫的物质的量应该大于d，因此b不是平衡状态 SO32-+SO2+H2O=2HSO3- ＜ 强碱溶液中的氢氧根离子与HSO3-电离出的氢离子反应生成水，促进HSO3-的电离平衡正向移动，反应生成亚硫酸钠

【解析】

(1)根据2SO2 + O22SO3 可知，反应中气体的物质的量的减少量等于反应的氧气的物质的量，反应中气体的物质的量减少了0.2mol，即反应的氧气为0.2mol，据此计算5min内三氧化硫的反应速率；

(2)五个容器中浓度变化可知，abc中三氧化硫浓度是增大的，de中随温度升高浓度减小，说明温度变化影响化学平衡移动，证明de是平衡状态；

(3)根据五个容器中气体的物质的量变化可知，de容器中是平衡状态，且e容器中反应温度高于d，建立平衡需要的时间少于d，平衡时，SO2物质的量大于d，据此画图；

(4)工业上常用Na2SO3溶液来吸收SO2，该反应生成亚硫酸氢钠；

(5)亚硫酸氢钠溶液中存在亚硫酸氢根离子电离和水解平衡，据此分析判断；强碱溶液中的氢氧根离子能够与HSO3-电离出的氢离子反应生成水，促进HSO3-的电离平衡正向移动，反应生成亚硫酸钠。

(1)根据2SO2 + O22SO3 可知，反应中气体的物质的量的减少量等于反应的氧气的物质的量，反应中气体的物质的量减少了0.2mol，即反应的氧气为0.2mol，则生成的SO3 为0.4mol，5min内SO3的平均反应速率v(SO3)===0.04mol/(Lmin)，故答案为：0.04mol/(Lmin)；

(2)根据五个容器中气体的物质的量变化可知，abc中三氧化硫浓度是增大的，de中随温度升高浓度减小，温度越高反应速率越快，建立平衡需要的时间越短，证明de是平衡状态，则反应进行到5min时，b容器中的反应未达到平衡状态，

故答案为：否；abc中三氧化硫的物质的量是增大的，de中随温度升高三氧化硫的物质的量是减小，温度越高反应速率越快，建立平衡需要的时间越短，证明de是平衡状态，且温度越高，三氧化硫的物质的量越少，b容器的温度低于d，因此三氧化硫的物质的量应该大于d；

(3)根据五个容器中气体的物质的量变化可知，de容器中是平衡状态，且e容器中反应温度高于d，建立平衡需要的时间少于d，平衡时，SO2物质的量大于d，变化图象为，故答案为：；

(4)工业上常用Na2SO3溶液来吸收SO2，反应生成亚硫酸氢钠，该反应的离子方程式是：SO32-+SO2+H2O=2HSO3-，故答案为：SO32-+SO2+H2O=2HSO3-；

(5)亚硫酸氢钠溶液中存在亚硫酸氢根离子电离：HSO3-SO32-+H+，电离使溶液显酸性，也存在亚硫酸氢根离子的水解：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，水解使溶液显碱性，NaHSO3溶液呈酸性，说明电离程度大于水解程度，因此c(H2SO3)＜c(SO32-)；强碱溶液中的氢氧根离子能够与HSO3-电离出的氢离子反应生成水，促进HSO3-的电离平衡正向移动，反应生成亚硫酸钠，故答案为：＜；强碱溶液中的氢氧根离子能够与HSO3-电离出的氢离子反应生成水，促进HSO3-的电离平衡正向移动，反应生成亚硫酸钠。