Question

二氧化硫是大气的主要污染物之一。催化还原SO₂不仅可以消除SO₂的污染，还可以得到工业原料S。燃煤烟气中硫的回收反应为：2CO(g)+SO₂(g) 2CO₂(g)+S(l)   △H。

(1)已知：2CO(g)+O₂(g)===2CO₂(g)   △H₁=－566.0kJ·mol^－1

S(l)+O₂(g)===SO₂(g)    △H₂=－296.8 kJ·mol^－1

则硫的回收反应的△H=___________ kJ·mol^－1。

(2)其他条件相同、催化剂不同时，硫的回收反应中SO₂的转化率随反应温度的变化如图所示。260℃时，___________（填“La₂O₃”、“NiO”或“TiO₂”)的催化效率最高。La₂O₃和NiO作催化剂均可能使SO₂的转化率达到很高，不考虑价格因素，选择La₂O₃的主要优点是___________。

(3)一定条件下，若在恒压密闭容器中发生硫的回收反应，SO₂的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，则P₁、P₂、P₃、P₄由大到小的顺序为___________；某温度下，若在恒容密闭容器中，初始时c(CO)=2 a mol·L^－1，c(SO₂)= a mol·L^－1，SO₂的平衡转化率为80%，则该温度下反应的化学平衡常数为___________。

(4)某实验小组为探究烟气流速、温度对该反应的影响，用La₂O₃作催化剂，分别在两种不同烟气流量、不同温度下进行实验。实验结果显示：在260℃时，SO₂的转化率随烟气流量增大而减小，其原因是___________；在380℃时，SO₂的转化率随烟气流量增大而增大，其原因是___________。

(5)工业上常用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂，将烟气通入1.0 mol·L^－1的N₂SO₃溶液，当溶液pH约为6时，吸收SO₂的能力显著下降此时溶液中c(HSO₃^－)c︰(SO₃^2－)=___________。(已知H₂SO₃的K_a1=1.5×10^-2、K_a2=1.0×10^-7)

Answer

-269.2 TiO2 La2O3在相对较低温度对催化效率更高 P1>P2>P3>P4 80/a mol/L 260℃时，催化剂活性不好，反应速率慢；烟气流速越大，气体和催化剂接触时间越短，SO2转化率越低 380℃时，催化剂活性好，反应速率快；烟气流速越大，压强越大，反应正向进行越彻底，SO2转化率越高 10

【解析】

（1）根据盖斯定律可知ΔH=ΔH1-ΔH2=－566.0kJ·mol-1+296.8 kJ·mol-1=-269.2kJ/mol。

（2）观察图1，260℃，TiO2作催化剂时，SO2的转化率高于其他，那么TiO2催化效率最高，继续观察图1，可发现La2O3在较低温度时就可以达到非常高的催化效率，因而优于NiO。

（3）观察反应2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l)可知该反应的反应前后气体计量数减小，保持温度不变，压强变大使得平衡向右移动，SO2转化率变大，因而P1>P2>P3>P4，SO2的平衡转化率为80%，说明SO2转化浓度为a×0.8mol/L=0.8a mol/L，可用三段式计算平衡常数：2CO(g)+SO2(g) ⇌2CO2(g)+S(l)

起 2a a 0

转 1.6a 0.8a 1.6a

平 0.4a 0.2a 1.6a

K===（注意可不用写单位，但是一定要以平衡浓度代入求解。）

（4）先分析温度的影响，260℃时La2O3催化效果很低，因而反应速率慢，烟气流速变快，气体与催化剂接触时间少，还来不及反应就移走了，因而SO2转化率降低，380℃恰恰相反，催化剂活性好，反应速率快；烟气流速越大，压强越大，反应正向进行越彻底，SO2转化率越高。

（5）pH=6，说明c(H+)=10-6mol/L，Ka2=，可得==10。