Question

雾霾天气给人们的出行带来了极大的不便，因此研究NO₂、SO₂等大气污染物的处理具有重要意义。

(1)某温度下，已知：

①2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g) △H₁=-196.6kJ/mol

②2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)△H₂

③NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)  △H₃=-41.8kJ/mol

则△H₂= _____________。

(2)按投料比2:1把SO₂和O₂加入到一密闭容器中发生反应2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g) ，测得平衡时SO₂的转化率与温度T、压强p的关系如图甲所示：

①A、B两点对应的平衡常数大小关系为K_A __________（填“＞”“＜”或“=”，下同）K_B；温度为T,时D点v_D正与v_D逆的大小关系为v_D正 _____________v_D逆；

②T₁温度下平衡常数K_p=______________ kPa^-1（K_p为以分压表示的平衡常数，结果保留分数形式）。

(3)恒温恒容下，对于反应2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)，测得平衡时SO₃的体积分数与起始的关系如图乙所示，则当=1.5达到平衡状态时，SO₂的体积分数是图乙中D、E、F三点中的____________点。A、B两点SO₂转化率的大小关系为a_A ___（填“＞”“＜”或“=”）a_B。

(4)工业上脱硫脱硝还可采用电化学法，其中的一种方法是内电池模式（直接法），烟气中的组分直接在电池液中被吸收及在电极反应中被转化，采用内电池模式将SO₂吸收在电池液中，并在电极反应中氧化为硫酸，在此反应过程中可得到质量分数为40%的硫酸。写出通入SO₂电极的反应式：____________；若40%的硫酸溶液吸收氨气获得(NH₄)₂SO₄的稀溶液，测得常温下，该溶液的pH=5，则___________（计算结果保留一位小数，已知该温度下NH₃·H₂O的K_b=1.7×10^-5）；若将该溶液蒸发掉一部分水后恢复室温，则的值将_____（填“变大”“不变”或“变小”）。

Answer

-113.0kJ·mol－1 ＞ ＜ D ＞ SO2-2e－+2H2O=SO42－+4H+ 5.9×10-5 变小

【解析】

（1）由盖斯定律可得②=①-2×③计算；

（2）根据影响平衡常数和速率的因素解析；列三段式计算；

（3）根据投料对反应的影响分析；

（4）负极失电子，再结合溶液的环境完成电极反应；结合Kw和Kb进行计算。

(1)由盖斯定律可得②=①-2×③，所以△H2=△H1－2△H3=-196.6kJ·mol－1-2×(-41.8kJ·mol－1)=-113.0kJ·mol－1。

(2)①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应放热，压强一定时，温度越低，SO2的转化率越大，所以T1＜T2，该反应的平衡常数K随温度升高而降低，所以KA＞KB；温度为T1时D点SO2的转化率大于平衡转化率，所以反应需要逆向移动达到平衡，即v正＜v逆。

②选取C点计算T1温度下的Kp值，设SO2的起始加入量为2mol：

SO2%=，O2%=，SO3%=。由于分压=总压×物质的量分数，所以C平衡点各物质的分压分别为p(SO2)=pc，p(O2)=pc，P(SO3)=pc，Kp=kPa-1。

（3）当反应物的投料比等于方程式的系数比即=2时，SO3的平衡体积分数最大，所以当投料比=1.5达到平衡状态时，SO3的体积分数是在投料比=1时SO3的平衡体积分数的基础上继续增大，所以应该是D点，由于从A到B只增加了SO2的量，所以SO2转化率的大小为aA＞aB。

(4)因为SO2在电池中被氧化成硫酸，所以SO2应该从负极通入，负极失电子，再结合溶液的环境完成电极反应：SO2-2e－+2H2O=SO42-+4H+。=5.9×10-5，设(NH4)2SO4溶液的浓度为c，NH4+的水解程度为a，则，蒸发掉一部分水后恢复室温，溶液浓度增大，水解程度减小，(1-a)增大，比值变小。