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【题目】“雾霾”成为人们越来越关心的环境问题.雾霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染性物质.请回答下列问题:

(1)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫,将得到的Na2SO3溶液进行电解,其中阴阳膜组合电解装置如图所示,电极材料为石墨.

①a表示____离子交换膜(填“阴”或“阳”).A﹣E分别代表生产中的原料或产品.其中C为硫酸,则A表示______.E表示_______

②阳极的电极反应式为___________________________________

(2)Na2SO3溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32﹣):n(HSO3)变化关系如下表:

n(SO3):n(HSO3)

99:1

1:1

1:99

pH

8.2

7.2

6.2

①Na2SO3溶液显______性,理由(请用离子方程式表示)_______________________

②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母): ____

a.c(Na)=2c(SO32-)+c(HSO3),

b.c(Na)> c(HSO3)> c(SO32-)>c(H)=c(OH

c.c(Na)+c(H)= c(SO32-)+ c(HSO3)+c(OH

(3)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸,其中SO2发生催化氧化的反应为:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g).若在T1℃、0.1MPa条件下,往一密闭容器通入SO2和O2(其中n(SO2):n(O2)=2:1),测得容器内总压强与反应时间如图所示.

①图中A点时,SO2的转化率为________

②在其他条件不变的情况下,测得T2℃时压强的变化曲线如图所示,C点的正反应速率vc(正)与A点的逆反应速率vA (逆)的大小关系为vc(正)_____vA (逆)(填“>”、“<”或“=”)

③图中B点的压强平衡常数kp=__________(用平衡分压代替平衡浓度计算.分压=总压×物质的量分数).

【答案】 NaOH溶液 氢气 SO32﹣﹣2e+H2O=2H++SO42﹣ 碱性 SO32-+H2O HSO3+OH ab 45% 24300(MPa)-1

【解析】(1)试题分析:由图并结合题中信息可知,电极材料为石墨阴阳膜组合电解Na2SO3溶液时右室为阳极室,阳极室有硫酸生成,故阳极上发生SO32﹣2e+H2O=2H++SO42溶液变为酸性;左室为阴极实验室,阴极上发生2H++2e=H2水电离的氢离子放电,溶液变为碱性钠离子需要向阴移动、SO32需要向阳极移动,所以a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。①a表示阳离子交换膜.A﹣E分别代表生产中的原料或产品.其中C为硫酸,则A表示NaOH溶液.E表示氢气②阳极的电极反应式为SO32﹣2e+H2O=2H++SO42

(2)试题分析:由表中信息可知,当溶液中SO3含量较多时,溶液显碱性,当HSO3含量较多时,溶液显酸性,故的电离程度大于其水解程度。①Na2SO3溶液显碱性因为水解使溶液呈碱性,其离子方程式为SO32-+H2O HSO3+OH②由表中数据可知,当n(SO3)=n(HSO3),pH=7.2,因此,当吸收液呈中性时,c(Na)> c(HSO3)> c(SO32-)>c(H)=c(OH,由电荷守恒可知,c(Na)=2c(SO32-)+c(HSO3。所以溶液中离子浓度关系正确的是ab 。

(3)试题分析: SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g).若在T1、0.1MPa条件下,往一密闭容器通入SO2O2(其中n(SO2):n(O2)=2:1),假设n(SO2)=2x mol、n(O2)=x mol,反应物转化率为(反应物按化学计量数之比投料时,反应物的转化率相同),则SO2、O2、SO3的变化量分别为2x mol、x mol、、2x mol,SO2、O2、SO3的平衡量分别为2x mol、x mol、2x mol。在反应前后压强之比等于气体的物质的量之比,所以,A点有解之得,.

①图中A点时,SO2的转化率为45%.

②在其他条件不变的情况下,测得T2℃时压强的变化曲线如图所示,由图像可知,在T2℃反应到达平衡所用的时间较少,故T1<T2,温度越高,化学反应速率越快,C点为T2℃平衡状态、A点为T1℃正在向正反应方向进行的非平衡状态,所以,C点的正反应速率vc(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vc(正)>vA (逆)

③由图中信息可知,B点的总圧为0.07MPa,则解之得

SO2、O2、SO3的平衡量分别为0.2x mol、0.1x mol、1.8x mol,SO2、O2、SO3的物质的量分数分别为,SO2、O2、SO3的平衡分压分别为所以该反应的压强平衡常数kp=24300(MPa)-1

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