Question

硫氧化物易引起环境行染，需要悉心研究。

(1)二氧化硫可用于催化氧化制硫酸。硫酸工业中,作为催化剂的V₂O₅对反应I的催化循环过程经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，如图所示：

下列分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据如下：

化学键	S=O(SO2)	S=O(SO3)	O=O(O2)
能量/kJ	535	a	496

反应Ⅰ的△H=-98 kJ ·mol^-1,则 a=____________。反应Ⅲ的化学方程式为______________。将2molSO₂和1molO₂充入密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)。平衡时SO₃的体积分数(% )随温度和压强的变化如表所示：下列判断正确的是（_____________）

压强/MPa 体积分数/% 温度/℃	1.0	2.0	3.0
350	5.0	a	b
415	c	40.0	d
550	e	f	36.0

A．b >e 

B．415℃、2.0MPa时O₂的转化率为60%

C．在一定温度和压强下,加入V₂O₅作催化剂能加快反应速率,提高SO₃的体积分数

D．平衡常数K(550℃)>K(350℃)

(2)较纯的SO₂,可用于原电池法生产硫酸。图中离子交换膜是________离子交换膜(填“阴”、“阳”)。

(3)研究发现，含碱式硫酸铝的溶液与SO₂结合的方式有2种：其一是与溶液中的水结合。其二是与碱式硫酸铝中的活性Al₂O₃结合，通过酸度计测定吸收液的pH变化，结果如右图所示：

请解释曲线如图变化的原因_______________________________。

(4)取五等份SO₃,分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：3SO₃(g)(SO₃)₃(g) △H<0，反应相同时间后，分别测定体系中SO₃的百分含量,并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中,可能与实验结果相符的是（_____）

(5)用Na₂SO₃溶液作为吸收液吸收SO₂时，产物为NaHSO₃,已知亚硫酸的两级电离平衡常数分别为K_a1、K_a2。则常温下NaHSO₃溶液显酸性的充要条件为_____________。(用含为K_a1、K_a2的代数式表示)

Answer

472 2V2O4·SO3+O2=2V2O5+2SO3 A 阳 二氧化硫先与活性氧化铝结合成亚硫酸铝,水解显酸性。后与水结合生成亚硫酸，电离显酸性。电离强于水解 BD Ka1·Ka2>10-14

【解析】(1)反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能，反应I的热化学反应方程式为SO2(g)+ O2(g)=SO3(g)△H=-98 kJ ·mol-1，则反应I的△H=(2×535+×496-3×a)kJ/mol=-98kJ/mol，解得a=472 kJ ·mol-1，V2O5在反应中作催化剂，反应Ⅱ生成V2O4•SO3，V2O5参加反应，方程式为SO2+V2O5⇌V2O4•SO3，反应Ⅲ是V2O4•SO3与氧气反应生成V2O5和SO3反应Ⅱ生成V2O4•SO3，方程式为2V2O4•SO3+O2⇌2V2O5+2SO3，A．该反应是气体体积减小的反应，加压平衡右移，C的体积分数增加，则b＞54.0%，e＜36.0%，所以b＞e，A正确；B．在一定条件下发生反应

2A(g)+B(g)⇌2C(g)

起始(mol) 2 1 0

转化(mol) 2x       x         2x

平衡(mol) 2-2x     x         2x

C的体积分数为40%，则： ×100%=40%，解得：x=0.5mol，所以B的转化率为： ×100%=50%，故B错误；C．在一定温度和压强下，加入V2O5作催化剂能加快反应速率，但平衡不移动，SO3的体积分数不变，故C错误；D．该反应为放热反应，升温平衡左移，平衡常数减小，则K(550℃)＜K(350℃)，故D错误；故选A；故答案为：472；2V2O4•SO3+O2⇌2V2O5+2SO3；A；

(2)根据图示，通入二氧化硫的电极为负极，二氧化硫失去电子生成硫酸根离子，SO2-2 e--+2H2O = SO42-+ 4H+，通入空气的电极为正极，空气中的氧气得到电子生成水，O2 + 4e-- + 4H+ == 2H2O，氢离子通过阳离子交换膜进入正极区，故答案为：阳；

(3) 二氧化硫先与活性氧化铝结合成亚硫酸铝，水解显酸性，溶液的pH变化较小，后与水结合生成亚硫酸，电离显酸性，电离强于水解，溶液的pH变化较快，故答案为：二氧化硫先与活性氧化铝结合成亚硫酸铝，水解显酸性，后与水结合生成亚硫酸，电离显酸性，电离强于水

(4)①A、因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，SO3的百分含量随温度升高而升高，故A错误；B、因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，SO3的百分含量随温度升高而升高，故B正确；C、若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的SO3转化得快，导致SO3的百分含量少的情况，不可能出现SO3的百分含量不变的情况，故C错误；D、在D图中转折点为平衡状态，转折点左侧为未平衡状态，右侧为平衡状态，反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，SO3的百分含量随温度升高而升高，故D正确；故选BD；

(5) NaHSO3溶液中存在HSO3-H++SO32-的电离平衡常数为Ka2，也存在HCO3-＋H2O H2CO3＋OH－，水解平衡常数为，常温下NaHSO3溶液显酸性的充要条件为Ka2＞，即Ka1·Ka2>10-14，故答案为：Ka1·Ka2>10-14。