Question

硫的氧化物是形成酸雨的罪魁祸首，含硫烟气(主要成分为)的处理备受关注，主要有以下两种方法，请回答下列问题：

1碱液吸收法

步骤1：用足量氨水吸收。

步骤2：再加入熟石灰，发生反应：。

(1)已知：25℃时，；，该温度下，步骤2中反应的平衡常数_____(用含a、b的代数式表示)。

(2)汽车尾气中的和过氧化氢可设计成酸性原电池，请写出它正极的电极反应式__________。

Ⅱ.水煤气还原法

已知：ⅰ.

ⅱ.

(3)写出与反应生成、的热化学方程式为______。若该反应在绝热、恒容体系中进行，达到平衡的标志是______(填序号)。

a．混合气体的平均摩尔质量保持不变

b．混合气体的总压强保持不变 

c．与的体积比保持不变

(4)在一定压强下，发生反应ⅱ。平衡时，(二氧化硫的转化率)与原料气投料比和温度(T)的关系如图所示。

①：M_____(填“＞”、“＜”成“=”)N。

②逆反应速率：M_____(填“＞”“＜”或“=”)Q。

(5)T℃，向恒容密闭容器中充入、和，发生反应ⅰ和反应ⅱ，达到平衡时，和的物质的量分别为、。

①该温度下，反应ⅱ的平衡常数_____。

②其他条件不变，时缩小容器容积，____(填“增大”、“碱小”或“不变”)。

Answer

bc ＞ ＞ 2700 增大

【解析】

写出平衡常数的表达式，设法运用所给数据进行计算；根据盖斯定律计算反应热；判断相关物质量是否为变量，变量不变达平衡；根据平衡移动原理，比较相关物质的转化率；根据变化量之比等于化学计量数之比，求出相关物质的平衡浓度，计算平衡常数。

(1)已知：25℃时，；，该温度下，步骤2中的反应为，其平衡常数。

(2)汽车尾气中的和过氧化氢可设计成酸性原电池，则为还原剂，过氧化氢为氧化剂，正极上氧化剂得电子发生还原反应，其电极反应式为。

(3) 已知：ⅰ.

ⅱ.

根据盖斯定律可知，由(ⅰ-ⅱ)0.5可以得到，则，所以，与反应生成、的热化学方程式为。

若该反应在绝热、恒容体系中进行：

a．由于该反应前后的气体的总质量和总分子数均保持不变，则混合气体的平均摩尔质量在反应过程中始终保持不变，故无法据此判断该反应是否达到化学平衡状态，a不符合题意；

b．由于该反应在绝热、恒容体系中进行，反应体系不能与外界进行热交换，体系的温度随着反应的能量变化而发生变化，故体系的压强也混合气体的温度变化而变化，因此，当体系的总压强保持不变时，说明正反应速率等于逆反应速率，该反应达到化学平衡状态，b符合题意；

c．与的体积比等于其分子数之比，在反应过程中，该比值发生变化，当与的体积比保持不变时，说明各组分的浓度保持不变，该反应达到化学平衡状态，c符合题意。

综上所述，达到平衡的标志是bc。

(4)①由于是吸热反应，在其他条件不变的情况下，升高温度可使该化学平衡向正反应方向移动，变大，因此，结合图中信息可知，T1＞T2，M和N两点相同，但是M点温度更高、的值更大，温度越高，该反应向正反应方向进行的程度越大，越大，越大，越大，因此：M＞N。

②M和Q两点对应的均为化学平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，由于M点对应的温度高于Q点，温度越高，化学反应速率越大，所以，逆反应速率：M＞Q。

(5)T℃，向恒容密闭容器中充入、和，则其起始浓度均为0.2mol/L，发生反应ⅰ和反应ⅱ（ⅰ.；ⅱ.）。

达到平衡时，和的物质的量分别为、，则其平衡浓度分别为0.16mol/L和0.18mol/L，的变化量为0.16mol/L，则若只发生反应ⅰ，的变化量为0.08mol/L，其平衡量为0.12mol/L。

①根据H元素守恒可知，的平衡浓度为0.02mol/L，的变化量为0.18mol/L，则反应ⅱ中的变化量为0.09mol/L，的平衡量为0.12mol/L -0.09mol/L =0.03mol/L，该温度下，反应ⅱ的平衡常数2700。

②其他条件不变，时缩小容器容积，则体系的压强增大，两反应的化学平衡均向正反应方向移动，故增大。