目前，处理烟气中 SO₂ 常采用两种方法：碱液吸收法和水煤气还原法。

Ⅰ.碱液吸收法

25℃时，K_b(NH₃·H₂O)＝1.8×10^－5；H₂SO₃：K_a1＝1.5×10^－2，K_a2＝1.0×10^－7；K_sp(CaSO₄)＝7.1×10^－5。

第1步：用过量的浓氨水吸收 SO₂，并在空气中氧化；

第2步：加入石灰水，发生反应 Ca^2＋＋2OH^－＋2NH₄^＋＋SO₄^2－⇌CaSO₄↓＋2NH₃·H₂O  K。

(1)25℃时，0.1 mol·L^－1(NH₄)₂SO₃ 溶液的 pH_____(填“>”“<”或“＝”)7。

(2)计算第2步中反应的 K＝_____。

Ⅱ.水煤气还原法

已知：①2CO(g)＋SO₂(g)=S(l)＋2CO₂(g)    ΔH₁＝－37.0 kJ·mol^－1

②2H₂(g)＋SO₂(g)=S(l)＋2H₂O(g)    ΔH₂＝＋45.4 kJ·mol^－1

③CO 的燃烧热ΔH₃＝－283 kJ·mol^－1

(3)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为_________。

(4)反应②中，正反应活化能 E₁_____(填“>”“<”或“＝”)ΔH₂。

(5)在一定压强下，发生反应①。平衡时SO₂的转化率α(SO₂)与投料比的比值、温度 T 的关系如图所示。

比较平衡时CO的转化率α(CO)：N_____M。逆反应速率：N_____P(填“>”“<”或“＝”)。

(6)某温度下，向10L恒容密闭容器中充入2molH₂、2 molCO和2molSO₂发生反应①、②，第5min时达到平衡，测得混合气体中CO₂、H₂O(g)的物质的量分别为1.6 mol、1.8 mol。

①该温度下，反应②的平衡常数K为_____。

②其他条件不变，在第 7 min 时缩小容器体积，SO₂的平衡浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。

答案

    (1). >    (2). 4.3×10¹³    (3). S(l)＋O₂(g)=SO₂(g)    ΔH＝－529 kJ·mol^-1    (4). >    (5). >    (6). <    (7). 2700    (8). 增大

【解析】

(1)根据K_b(NH₃•H₂O)=1.8×10^-5＞K_a2(H₂SO₃)=1.0×10^-7，分析判断；

(2)第2步：加入石灰水，发生反应Ca²⁺+2OH^-+2NH₄⁺+SO₄^2-⇌CaSO₄↓+2NH₃•H₂O，化学平衡常数K=，结合电离平衡常数和溶度积常数分析计算；

(3)根据盖斯定律分析解答；

(4)根据焓变△H₂=E₁-E₂结合反应②为吸热反应分析判断；

(5)反应①的正反应是气体体积减小的放热反应，温度相同、投料比的比值[=y]越大，SO₂的转化率α越大；投料比相同时，温度越高，SO₂的转化率α越低，据此分析解答；

(6)①根据三段式结合平衡常数K=计算；②其他条件不变，在第7min时缩小容器体积，即使容器的压强增大，化学平衡正向移动，据此分析判断。

【详解】(1)由于K_b(NH₃•H₂O)=1.8×10^-5＞K_a2(H₂SO₃)=1.0×10^-7，根据盐的水解规律：“谁弱谁水解，谁强显谁性”可知，(NH₄)₂SO₃溶液呈碱性，pH＞7；故答案为：＞；

(2)第2步：加入石灰水，发生反应Ca²⁺+2OH^-+2NH₄⁺+SO₄^2-⇌CaSO₄↓+2NH₃•H₂O　化学平衡常数，故答案为：4.3×10¹³；

(3)①2CO(g)+SO₂(g)⇌S(l)+2CO₂(g) △H₁=-37.0kJ/mol，②2H₂(g)+SO₂(g)=S(l)+2H₂O(g) △H₂=+45.4kJ/mol，CO的燃烧热△H₃=-283kJ/mol，即③CO(g)+O₂(g)=CO₂(g) △H₃=-283kJ/mol，根据盖斯定律③×2-①计算S(l)+O₂(g)=SO₂(g)的△H=(-283kJ/mol)×2 - (-37.0kJ/mol)=-529kJ/mol，热化学方程式为S(l)+O₂(g)=SO₂(g) △H=-529kJ/mol，故答案为：S(l)+O₂(g)=SO₂(g) △H=-529kJ/mol；

(4)反应②的正反应为吸热反应，焓变△H₂=E₁-E₂(逆反应活化能)＞0，E₁=E₂+△H₂，由于E₂＞0，所以E₁＞△H₂，故答案为：＞；

(5)反应①的正反应是气体体积减小的放热反应，温度相同、投料比的比值越大，SO₂的转化率α越大、CO的转化率越小，即y₁＞y₂，投料比相同时，温度越高，SO₂的转化率α越低，所以N点的投料比小、温度低，则CO的转化率大于M点CO的转化率；N、P投料比相同，但P点温度高，所以P点反应速率大于N点，逆反应速率：N＜P，故答案为：＞；＜；

(6)①对于  2CO(g)+SO₂(g)⇌S(l)+2CO₂(g)

开始(mol/L)    0.2        0.2                     0

变化(mol/L)  0.16      0.08                  0.16

平衡(mol/L)   0.04        0.12                 0.16

           对于2H₂(g)+SO₂(g)⇌S(l)+2H₂O(g)

开始(mol/L)  0.2        0.12                    0

变化(mol/L) 0.18       0.09                  0.18

平衡(mol/L) 0.02        0.03                  0.18

所以反应②的化学平衡常数K===2700，故答案为：2700；

②其他条件不变，在第7min时缩小容器体积，即使容器的压强增大，由于两个反应的正反应都是气体体积减小的反应，所以缩小体积，容器的压强增大，化学平衡正向移动，二氧化硫的物质的量减小，但由于容器体积减小，所以二氧化硫的浓度仍然会增大，故答案为：增大。

【点睛】本题的易错点和难点为(6)，把握平衡常数的意义及表达式是解题的关键，要注意三段式格式的应用，以及外界条件对化学平衡的影响的理解。