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)SO2在烟尘催化下生成硫酸，需要氧气做氧化剂，同时需要水的加入，所以反应方程式：SO2＋O2＋H2O→H2SO4，利用化合价升降法配平，反应方程式：2SO2+2H2O+O2=2H2SO4 ；（2）①v(SO2)=2×50%/(2×5)mol/(L·min)=0.1mol/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，v(O2)=1×v(SO2)/2=0.05mol/(L·min)；②a、根据投入量和系数关系，任何时刻三者浓度之比都为2：1：2，不能作为达到化学平衡的标志；b、压强之比等于物质的量之比，反应前后气体系数之和不相等，压强能作为达到化学平衡的标志；c、ρ=m/v，反应前后都是气体，根据质量守恒，m不变，条件是等温等容，v不变，密度任何时刻不变，则密度不能作为达到平衡的标志；d、SO3是生成物，随反应的进行不断增加，当不在改变说明达到平衡，正确；e、生成SO2的速率反应向逆反应方向进行，生成SO3说明反应向正反应方向进行，且两者化学计量数相等，能作为达到平衡的标志，正确，选项bde正确；③设消耗O2的物质的量为x，则消耗SO2的物质的量为2x，氧气的转化率为x/0.8×100%，二氧化硫的转化率为2x/1.5×100%，显然二氧化硫的转化率大于氧气的；(3)①根据电解池的工作原理：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，所以a作阴极，接电源的负极，本实验是制备硫酸的，根据原理图C口流出的是硫酸；②SO32－－2e－→SO42－，因为此电极产生硫酸，所以生成物中应有H+，反应物中应有H2O的参与，因此电极反应式：SO32－–2e－＋H2O＝SO42－+2H+；③阴极上电极反应式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，阳极上消耗12.6g亚硫酸钠，根据得失电子数目守恒，阴极上将放出0.1molH2，质量减轻0.2g，同时移向该区域0.2molNa+，是溶液增重4.6g，故该区域的质量总增重4.4g。

考点：考查反应方程式的书写、化学反应速率的计算、化学平衡标志的判断、电解池工作原理等知识。