Question

工業廢氣、汽車尾氣排放出的SO₂、NO_x等，是形成霧霾的重要因素．霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子形成的煙霧．
（1）SO₂在煙塵的催化下形成硫酸的反應方程式是

 

．
（2）已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ/mol，提高反應中SO₂的轉化率，是減少SO₂排放的有效措施．
①T溫度時，在2L容積固定不變的密閉容器中加入2.0mol SO₂和1.0mol O₂，5min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，則υ（O₂）=

 

．
②在①的條件下，判斷該反應達到平衡狀態的標志是

 

（填字母）．
a．SO₂、O₂、SO₃三者的濃度之比為2：1：2      b．容器內氣體的壓強不變
c．容器內混合氣體的密度保持不變             d．SO₃的物質的量不再變化
e．SO₂的生成速率和SO₃的生成速率相等
（3）煙氣中的SO₂可以用NaOH溶液吸收，將所得的Na₂SO₃溶液進行電解，可循環再生NaOH，同時得到H₂SO₄，其原理如圖所示．（電極材料為石墨）

①圖中a極要連接電源的（填“正”或“負”）

 

極，C口流出的物質是

 

．
②SO₃^2-放電的電極反應式為

 

．
③電解過程中若消耗12.6g Na₂SO₃，則陰極區變化的質量為

 

g（假設該過程中所有液體進出口密閉）．

Answer 1

分析：（1）SO₂在煙塵的催化下形成硫酸是2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄；
（2）①根據三段式求出轉化量，再根據反應速率的定義式計算；
    ②化學平衡的標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變；
（3）①根據電解池中陰陽離子的移動方向：陽離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負極，SO₃^2-在陽極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質是H₂SO₄；②SO₃^2-失去電子被氧化成SO₄^2-；
③電解過程中陰極區放氫生堿，水變為氫氧化鈉，陰極區變化的質量等于氫氧化鈉的質量減去消耗水的質量；
根據電子守恒計算：
2e^-～Na₂SO₃，～2H₂O～2NaOH～陰極區變化的質量
     126g     36g    80g      44g
     12.6g                    x
x=4.4g

解答：解：（1）SO₂在煙塵的催化下形成硫酸是2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，故答案為：2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄；
（2）①T₁溫度時，在2L的密閉容器中加入4.0molSO₂和2.0molO₂，5min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，
               2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H＜0
起始量（mol） 2.0        1.0   0
變化量（mol）2.0×50%    0.5   0.5
平衡量（mol） 1.0        0.5    0.5
前5min內O₂的平均反應速率=

0.5mol

2L?5min

=0.05mol/（L?min）；
故答案為：0.05mol/（L?min）；
②化學平衡的標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變；
a．物質的濃度關系和起始量和轉化率有關，SO₂、O₂、SO₃三者的濃度之比為2：1：2 不能說明反應達到平衡狀態，故a不符合；
b．因為該反應為氣體物質的量增大的反應，恒溫恒容條件下，壓強為變量，當容器中氣體的壓強不變說明達到平衡狀態，故b符合；
c．反應前后氣體質量不變，容器體積不變，密度在反應過程中和平衡狀態都不變，容器中混合氣體的密度保持不變不能說明費用達到平衡狀態，故c不符合；
d．SO₃的物質的量不再變化，能說明反應達到平衡狀態，故d符合；
e．SO₂的生成速率和SO₃的生成速率相等說明正逆反應速率相同，能說明反應達到平衡狀態，故e符合；
故答案為：bde；
（3）①根據電解池中陰陽離子的移動方向：陽離子移向陰極可以判斷①圖中a極要連接電源的負極，SO₃^2-在陽極失去電子變成SO₄^2-，所以C口流出的物質是H₂SO₄，
故答案為：負；硫酸；
②SO₃^2-失去電子被氧化成SO₄^2-，電極反應式為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺，故答案為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
③電解過程中陰極區放氫生堿，水變為氫氧化鈉，陰極區變化的質量等于氫氧化鈉的質量減去消耗水的質量；
根據電子守恒：
2e^-～Na₂SO₃，～2H₂O～2NaOH～陰極區變化的質量
     126g     36g    80g      44g
     12.6g                    x
x=4.4g
若消耗12.6g Na₂SO₃，則陰極區變化的質量為4.4 g，故答案為：4.4g．

點評：本題考查了化學反應速率的計算、化學平衡的判斷、電化學等，試題側重對學生基礎知識的訓練和檢驗，有利于提高學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力．