Question

（14分）工业废气、汽车尾气排放出的SO₂、NO_x等，是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。

（1）大气中的SO₂在烟尘的催化下形成硫酸的反应方程式是____________________。

（2）已知2SO₂ (g)+ O₂ (g) 2SO₃(g)  △H＝－196kJ/mol，提高反应中SO₂的转化率，是减少SO₂排放的有效措施。

①T温度时，在2L容积固定不变的密闭容器中加入2.0 mol SO₂和1.0 mol O₂，5 min后反应达到平衡，二氧化硫的转化率为50%，则υ(O₂)＝____________。

②在①的条件下，判断该反应达到平衡状态的标志是_______(填字母)。

A．SO₂ 、O₂、SO₃三者的浓度之比为2∶1∶2    B．容器内气体的压强不变

C．容器内混合气体的密度保持不变             D．SO₃的物质的量不再变化

E．SO₂ 的生成速率和SO₃的生成速率相等

③若反应初始时，在容器中加入1.5 mol SO₂和0.8 mol O₂，则平衡后二氧化硫的转化率        氧气的转化率（填大于、小于或等于）。

（3）烟气中的SO₂可以用NaOH溶液吸收，将所得的Na₂SO₃溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H₂SO₄，其原理如下图所示。（电极材料为石墨）

①图中a极要连接电源的（填“正”或“负”）_______极，C口流出的物质是_______。

②SO₃^2－放电的电极反应式为_____________________________________。

③电解过程中若消耗12.6gNa₂SO₃，则阴极区变化的质量为_______g(假设该过程中所有液体进出口密闭)。

Answer

（1）2SO2+2H2O+O2=2H2SO4 （2）①0.05mol/(L·min) ② BDE ③大于

（3）①负  硫酸 ② SO32－–2e－＋H2O＝SO42－+2H+ ③4.4

【解析】

试题分析：（1）大气中的SO2在烟尘的催化下形成硫酸的反应方程式是2SO2+2H2O+O2=2H2SO4 ；（2）①在反应开始时n(SO2) =2mol，5 min后反应达到平衡，二氧化硫的转化率为50%，则反应消耗的SO2的物质的量为1mol,因为在反应时SO2 与 O2是按照2:1消耗的，所以反应的氧气的物质的量为0.5mol,因此υ(O2)＝0.5mol÷2L÷5 min=0.05mol/(L·min)；②A．在反应中SO2 、O2、SO3是按照2:1:2的关系变化的，但是达到平衡时它们的关系可能符合上述比例，也可能不符合。因此不能作为平衡的标志。错误。B．由于该反应的反应前后气体体积不等，若达到平衡，则各种气体的物质的量不变，压强也不变。因此容器内气体的压强不变可以作为判断平衡的标志。正确。C．由于容器的容积不变，反应又符合质量守恒定律，所以无论反应进行到什么程度，容器内混合气体的密度都保持不变，故不可作为判断平衡的标志。错误。D．若反应达到平衡，任何一种物质的物质的量都不变，浓度也不变，因此SO3的物质的量不再变化可以作为判断平衡的标志。正确。E．每产生1个SO2 就会同时消耗1个SO3。现在的SO2生成速率和SO3的生成速率相等，即SO2生成速率和SO2的生成速率相等，反应达到平衡。因此可作为判断平衡的标志 。正确。③若反应初始时，在容器中加入1.5 mol SO2和0.8 mol O2，n(SO2):n(O2)<2:1,氧气相对来说过量，所以平衡后二氧化硫的转化率大于氧气的转化率。（3）①在图中由于Na+向a极区域移动，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则a要连接电源的负极，b连接电源的正极，在阳极上SO32－不断放电变为SO42－，因此从C口流出的物质是硫酸。②SO32－放电的电极反应式为SO32－–2e－＋H2O＝SO42－+2H+。③电解过程中若消耗12.6gNa2SO3，n(Na2SO3)= 12.6g÷126g/mol=0.1mol,则电子转移0.2mol,在阴极发生反应：2H++2e-=H2↑.放出氢气0.1mol,质量减轻0.2g,同时移向该区域0.2mold Na+,是溶液增重4.6g,故该区域的质量总增重4.4g。

考点：考查化学反应速率的计算、平衡状态的判断、化学方程式、离子方程式的书写、电极的判断及该区域中 溶液质量的变化情况的知识。