Question

直接排放含SO₂的烟气会形成酸雨，危害环境。工业上常采用催化还原法和碱吸收法处理SO₂气体。

（1）如图所示：1molCH₄完全燃烧生成气态水的能量变化和1molS(g)燃烧的能量变化。
 

在催化剂作用下，CH₄可以还原SO₂生成单质S(g)、H₂O(g)和CO₂，写出该反应的热化学方程式___。

（2）焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为2C(s)+2SO₂(g)S₂(g)+2CO₂(g)。一定压强下，向1L密闭容器中充入足量的焦炭和1molSO₂发生反应，测得SO₂的生成速率和S₂(g)的生成速率随温度变化的关系如图所示：

①A、B、C、D四点对应的状态中，达到平衡状态的有___(填字母)。

②该反应的ΔH___0(填“＞”“＜”或“=”)

③下列措施能够增大SO₂平衡转化率的是___。

A.降低温度     B.增加C的量     C.减小容器体积    D.添加高效催化剂

（3）用氨水吸收SO₂。25℃时2.0mol·L^-1的氨水中，NH₃·H₂O的电离度α＝___(α＝×100%)。。将含SO₂的烟气通入该氨水中，当溶液显中性时，溶液中的=___。(已知25℃，K_b(NH₃·H₂O)＝1.8×10^-5；K_a1(H₂SO₃)＝1.3×10^-2，K_a2(H₂SO₃)＝6.2×10^-8)

（4）当吸收液失去吸收能力后通入O₂可得到NH₄HSO₄溶液，用如图所示装置电解所得NH₄HSO₄溶液可制得强氧化剂(NH₄)₂S₂O₈。

写出电解NH₄HSO₄溶液的化学方程式___。

Answer

CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2H2O(g) +2S（s） ΔH=352kJ/mol C < A 0.3% 0.62 2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑

【解析】

（1）根据图示中反应物和生成物状态及总能量大小书写热化学方程式，再根据盖斯定律计算反应热，书写热化学方程式；

（2）根据反应速率之比等于化学计量数之比及化学平衡移动原理分析解答；

（3）根据电离度及电离平衡常数的表达式计算溶液中相关离子浓度的比；

（4）根据电解原理及图示电解质的组成书写相关电解方程式。

（1）根据图示中反应物及生成物的能量大小可得热化学方程式：i.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-(928kJ/mol-126kJ/mol)=−802kJ/mol，ii.S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=−577kJ/mol，将方程式i−2ii得CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+2H2O(g)+CO2(g) ΔH=−802kJ/mol−2×(−577kJ/mol)=+352kJ/mol，故答案为：CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2H2O(g) +2S（s） ΔH=+352kJ/mol；

（2）①达到平衡状态时，SO2的生成速率与S2(g)的生成速率之比为2:1，根据图知，只有C点符合，故答案为：C；

②升高温度平衡向吸热方向移动，C点到D点，升高温度，SO2的生成速率与S2(g)的生成速率之比大于2:1，说明SO2的生成速率大于其本身消耗速率，平衡逆向移动，即逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，则ΔH<0，故答案为：<；

③能够增大SO2平衡转化率说明平衡正向移动，但不能是增加二氧化硫的物质的量，

A．降低温度，平衡正向移动，增大二氧化硫转化率，故正确；

B．增加C的量，平衡不移动，故错误；

C．减小容器体积，平衡逆向移动，减小二氧化硫转化率，故错误；

D．添加高效催化剂，平衡不移动，故错误；

故答案为A；

（3）Kb(NH3·H2O)=，25℃时2.0mol·L-1的氨水中，c(NH4+)==6×10−3mol/L，NH3⋅H2O的电离度α=，将含SO2的烟气通入该氨水中，当溶液显中性时，溶液中c(H+)=c(OH−)=10−7mol/L，溶液中的，故答案为：0.3%；0.62；

（4）电解硫酸氢铵溶液时生成(NH4)2S2O8和氢气，氢离子得电子生成氢气，硫元素失电子，化合价由+6升高为+7，其方程式为2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑，故答案为：2NH4HSO4 (NH4)2S2O8+H2↑。