Question

一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：2CO(g)+SO₂(g)2CO₂(g)+S(l)   ΔH

（1）已知：2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  ΔH₁=-566kJ•mol^-1；S(l)+O₂(g)=SO₂(g)  ΔH₂=-296 kJ•mol^-1，则反应热ΔH=___kJ•mol^-1。

（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO₂的转化率随反应温度的变化如图a所示。260℃时___(填“Fe₂O₃”、“NiO”或“Cr₂O₃”)作催化剂反应速率最快。Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使SO₂的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe₂O₃的主要优点是___。

（3）科研小组在380℃、Fe₂O₃作催化剂时，研究了不同投料比[n(CO)：n(SO₂)]对SO₂转化率的影响，结果如图b所示。请分析当n(CO)：n(SO₂)=1：1时，SO₂转化率接近50%的原因___。

（4）工业上还可用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃。某温度下用1.0mol•L^-1Na₂SO₃溶液吸收纯净的SO₂，当溶液中c(SO₃^2-)降至0.2mol•L^-1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。此时溶液中c(HSO₃^-)约为___mol•L^-1，溶液的pH=___。(已知该温度下亚硫酸的平衡常数K_a1=1.75×10^-2，K_a2=1.25×10^-7)

（5）用Na₂SO₃溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示。请写出该电解过程中，阴极区发生反应的方程式：___。

Answer

-270 Cr2O3 Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源 有图a和图b可知，当CO量足够时，SO2的平衡转化率可以接近100%，但是当n(CO)：n(SO2)=1：1，SO2的转化率最大只能达到50%，因此平衡时转化率接近50% 1.6 6 2H++2e-= H2↑

【解析】

（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；

（2）根据图示内容对比260℃时SO2的转化率来寻找反应速率最快，根据催化剂和二氧化硫转化率之间的关系来判断Fe2O3作催化剂的优点；

（3）n（CO）：n（SO2）=2：1时反应速率介于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之间，压强对反应速率的影响来回答即可；

（4）①根据化学方程式结合物质的量之间的关系来计算；

②根据SO32-+H+⇌HSO3-平衡常数K来计算即可。

（1）已知①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H1=-566kJ•mol-1；②（l）+O2（g）=SO2（g）△H2=-296kJ•mol-1；反应2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)可以是①-②所得，所以该反应的焓变△H=-566kJ•mol-1-（-296kJ•mol-1）=-270kJ•mol-1；

故答案为：-270；

（2）根据图示内容，对比260℃时不同催化剂作用下SO2的转化率，可以看出Cr2O3作催化剂时，反应速率最快，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，但是Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源；

故答案为：Cr2O3；Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源；

（3）n（CO）：n（SO2）=2：1时反应速率介于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和n（CO）：n（SO2）=3：1是相等的，即；

故答案为：；

（4）①当溶液中c（SO32-）的浓度降至0.2mol•L-1时，亚硫酸氢钠的生成浓度是1.6mol/L；

故答案为：1.6；

②根据SO32-+H+⇌HSO3-平衡常数K= ，所以c（H+）==106mol/L，即此时溶液的pH=6；

故答案为：6；

故答案为：；6；

由题意得，阴极区发生反应的方程式：2H++2e-= H2↑；

故答案为：2H++2e-= H2↑。

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