SO2的接觸氧化是工業(yè)生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟,其化學(xué)方程式為2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196kJ?mol-1。某研究性學(xué)習(xí)小組研究了相同溫度下該反應(yīng)的物質(zhì)變化和能量變化,他們分別在恒溫密閉容器中加入一定量的物質(zhì),獲得如下數(shù)據(jù):
容器編號 |
容器體積/L |
起始時各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol |
達(dá)到平衡的時間/min |
平衡時反應(yīng)熱量變化/kJ |
SO2 |
O2 |
SO3 |
① |
1 |
0.050 |
0.030 |
0 |
t1 |
放出熱量:Q1 |
② |
1 |
0.100 |
0.060 |
0 |
t2 |
放出熱量:Q2 |
回答下列問題:
(1)若容器①的容積變?yōu)樵瓉淼?倍,則SO
2的平衡轉(zhuǎn)化率
減小
減小
(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)容器①②中均達(dá)到平衡時,放出熱量2Q
1<
<
Q
2(填“>”“<”或“=”):容器②中從反應(yīng)開始到平衡時的平均反應(yīng)速率v(SO
2)=
mol?L
-1?min
-1(用含Q
2和t
2的代數(shù)式表示)。
(3)在450℃、100kPa條件下,SO
3的平衡體積分?jǐn)?shù)隨起始時投料的變化如圖所示,用平衡壓強(qiáng)
(平衡壓強(qiáng)=該物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)×總壓強(qiáng))代替平衡濃度,450℃時,該反應(yīng)的K
p=
0.05
0.05
kPa
-1。
(4)SO
2會對環(huán)境和人體健康帶來極大的危害,工業(yè)上采取多種方法減少SO
2的排放,回答下列方法中的問題。
方法1(雙堿法):用NaOH溶液吸收SO
2,并用CaO使NaOH再生。NaOH溶液
Na
2SO
3溶液。
①寫出過程i的離子方程式:
2OH-+SO2=SO32-+H2O
2OH-+SO2=SO32-+H2O
;
②CaO在水中存在如下轉(zhuǎn)化:CaO(s)+H
2O(l)═Ca(OH)
2(s)?Ca
2+(aq)+2OH
-(aq)。從平衡移動的角度,簡述過程ii中NaOH再生的原理:
SO32-與Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡正向移動,有NaOH生成
SO32-與Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡正向移動,有NaOH生成
。
方法2:用氨水除去SO
2③已知:室溫下,K
b(NH
3?H
2O)=1.8×10
-5。若氨水濃度為2.0mol?L
-1,則溶液中的c(OH
-)=
6.0×10-3
6.0×10-3
mol?L
-1;將過量SO
2通入該氨水中,生成的產(chǎn)物為
NH4HSO3
NH4HSO3
。