Question

9．二氧化硫是一種重要的化工原料，主要用于生產硫酸、亞硫酸鹽等．請回答：
（1）已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）是工業(yè)制硫酸的關鍵反應．如圖1為不同溫度（T₁、T₂）下SO₂的轉化率隨時間的變化曲線．

①T₁＞（填“＞”“＜”或“=”）T₂，判斷的依據是溫度越高反應速率越快，達到化學平衡的時間越短；該反應為放（填“放”或“吸”）熱反應，判斷的依據是溫度升高時平衡向吸熱方向移動，SO₂的轉化率減小．
②如表為一定溫度和壓強下，4種投料比[n（SO₂）：n（O₂）]分別為2：18、4：15、7：11和8：10時SO₂的平衡轉化率．

投料比	a	b	c	d
SO2平衡轉化率/%	97.1	96.8	95.8	90.0

i．b對應的投料比為4：15．
ii．投料比為8：10時，平衡混合氣體中SO₃體積分數為50%．
（2）鈉堿循環(huán)法吸收硫酸廠尾氣中的SO₂并將其轉化為硫酸的工藝如圖2：
①吸收池中發(fā)生反應的離子方程式是SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-．
②電解池的構造示意圖如圖3：
i．在圖中標示出b區(qū)的Na⁺和HSO₃^-的移動方向．
ii．請結合生成H₂SO₄的電極反應式說明c區(qū)除得到濃的硫酸外，還會得到什么物質：SO₂．

Answer 1

分析 （1）①依據：“先拐先平，高溫高壓”結合二氧化硫的轉化率判斷；升高溫度化學平衡向吸熱方向移動；
②i．反應物多種的，增大一種反應物濃度可以提高其他反應物轉化率，依據表中數據判斷解答；
ii．依據投料比為8：10時二氧化硫的轉化率，列三段解答；
（2）①吸收池中亞硫酸鈉溶液與二氧化硫反應生成亞硫酸氫鈉，據此書寫離子方程式；
②i．電解池中，陰離子移向陽極；陽離子移向陰極；
ii．電解時，溶液中陽離子移向陰極，氫離子在陰極得到電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度降低，導致加速硫酸酸根離子電離生成亞硫酸根離子，鈉離子進入a區(qū)與亞硫酸根離子結合生成亞硫酸鈉，亞硫酸氫根離子在陽極上失去電子和水反應生成硫酸，多余的氫離子與硫酸氫酸根離子反應生成二氧化硫，據此解答．

解答 解：（1）①依據：“先拐先平，高溫高壓”可知溫度越高反應速率越快，達到化學平衡的時間越短，所以T₁＞T₂；由T₂→T₁，溫度升高，
溫度升高時平衡向吸熱方向移動，SO₂的轉化率減小，平衡向正向移動，所以正向為放熱反應；
故答案為：＞；相同條件下，溫度越高反應速率越快，達到化學平衡的時間越短；    放；    溫度升高時平衡向吸熱方向移動，SO₂的轉化率減�。�
②i．反應物多種的，增大一種反應物濃度可以提高其他反應物轉化率，投料比[n（SO₂）：n（O₂）]越小，則氧氣的濃度越大，二氧化硫轉化率越大，依據b的轉化率可知：投料比[n（SO₂）：n（O₂）]為：4：15；
故答案為：4：15；
ii．投料比[n（SO₂）：n（O₂）]為8：10時，二氧化硫的轉化率為90%，設起始二氧化硫為4mol，氧氣物質的量為5mol則：
                               2SO_2（g）+O_2（g）?2SO_3（g）
起始（mol）                4             5                         0
轉化（mol） 4×90%=3.6           1.8                       3.6
平衡（mol）               0.4          3.2                       3.6
則平衡混合氣體中三氧化硫的體積分數為Q×100%=50%；
故答案為：50%；
（2）①吸收池中亞硫酸鈉溶液與二氧化硫反應生成亞硫酸氫鈉，反應的離子方程式：SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-；
故答案為：SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-；
②i．依據電解池構造示意圖可知，a區(qū)接電源的負極，是電解池的陰極，c區(qū)接電源的正極，是電解池的陽極，在電解池中陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，故：鈉離子移向a區(qū)，硫氫根離子移向c區(qū)，如圖所示；
；
故答案為：；

ii．電解時，溶液中陽離子移向陰極，氫離子在陰極得到電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度降低，導致加速硫酸酸根離子電離生成亞硫酸根離子，鈉離子進入a區(qū)與亞硫酸根離子結合生成亞硫酸鈉，亞硫酸氫根離子在陽極上失去電子和水反應生成硫酸，電極反應式為：HSO₃^--2e^-+H₂O=SO₄^2-+3H⁺，多余的氫離子與硫酸氫酸根離子反應生成二氧化硫，所以c區(qū)除了得到濃硫酸外，還得到二氧化硫；
故答案為：SO₂．

點評 本題考查了化學平衡移動的影響因素，化學平衡有關計算，電解池中電極反應式的書寫，電解產物的判斷，題目綜合性較強，明確影響化學平衡移動的條件和三段式的應用，熟悉電解池工作原理是解題關鍵，題目難度中等．