Question

（Ⅰ）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應(yīng)過程的能量變化如圖所示．請(qǐng)回答下列問題：
（1）圖中C表示

 

．
（2）E的大小對(duì)該反應(yīng)的焓變有無影響？

 

．（填“有”或“無”）該反應(yīng)通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會(huì)使圖中B點(diǎn)升高還是降低？

 

．（填“升高”或“降低”）
（3）某溫度下，向1L密閉容器中開始充入2molSO₂和1molO₂，在V₂O₅催化劑存在時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，壓強(qiáng)減小為開始時(shí)的

7

10

，求此溫度下反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 的平衡常數(shù)（寫出計(jì)算過程）
（Ⅱ）化學(xué)試劑的生產(chǎn)和電鍍工業(yè)排放的廢水中常含有20～100mg．L^-1Cr（+6價(jià)），飲用含Cr（+6價(jià)）的水會(huì)損害人的腸胃等．工業(yè)上常用化學(xué)法和電解法處理含Cr（+6價(jià)）廢水，使Cr（+6價(jià)）轉(zhuǎn)變?yōu)镃r（+3價(jià)），再將Cr（+3價(jià)）轉(zhuǎn)化成沉淀除去，某研究性學(xué)習(xí)小組為研究廢水的凈化，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)流程：

（1）配平第①步反應(yīng)的離子方程式：

 

Cr₂O₇^2-+

 

Fe²⁺+

 

H⁺═

 

Cr³⁺+

 

Fe³⁺+

 

 

（2）第②步中用PH試紙測(cè)定溶液pH的具體操作是：

 

（3）設(shè)計(jì)一個(gè)電解裝置也可以實(shí)現(xiàn)上述目的，裝置如下圖（用鐵棒和石墨作電極），電解液是含Cr₂O₇^2-的酸性溶液．鐵棒電極放電生成Fe²⁺進(jìn)入溶液，F(xiàn)e²⁺將Cr₂O₇^2-還原成Cr³⁺．（陰極區(qū)得電子的主要不是Cr₂O₇^2-離子）

電極材料：c為：

 

．（填“鐵棒”或“石墨”）
電極反應(yīng)：d極：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,氧化還原反應(yīng)方程式的配平,原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（Ⅰ）（1）根據(jù)圖形分析結(jié)合能量高低進(jìn)行判斷；
（2）催化劑只改變反應(yīng)的活化能不改變平衡，反應(yīng)的焓變只與起始和終了物質(zhì)的能量有關(guān)；催化劑降低反應(yīng)所需的活化能；
（3）列三段式，根據(jù)壓強(qiáng)變化關(guān)系，求出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再求出平衡常數(shù)；
（II）（1）反應(yīng)中Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，Cr元素化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，共降低6價(jià)．Fe²⁺→Fe³⁺，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+2價(jià)升高為+3價(jià)，共升高1價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，故Cr₂O₇^2-的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，再結(jié)合原子守恒、電荷守恒確定缺項(xiàng)物質(zhì)，配平其它物質(zhì)系數(shù)；
（2）測(cè)定溶液PH的操作時(shí)注意試紙不能濕潤(rùn)，變色后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較；
（3）由電流的流向可知，c為陽極、d為陰極，需要提供Fe²⁺離子，故Fe應(yīng)做陽極；陰極氫離子放電生成氫氣．

解答： 解：（Ⅰ）（1）因圖中A、C分別表示反應(yīng)物總能量、生成物總能量，故答案為：生成物總能量；
（2）E為活化能，反應(yīng)熱可表示為A、C活化能的大小之差，活化能的大小與反應(yīng)熱無關(guān)；催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能，
故答案為：無；降低；
（3）設(shè)平衡時(shí)反應(yīng)的氧氣為xmol，則有
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
反應(yīng)前（mol） 2         1        0
轉(zhuǎn)化了（mol） 2x        x        2x
平衡時(shí)（mol）2-2x      1-x       2x

P平衡

P開始

=

n平衡

n開始

，

7 10 P開始

P開始

=

3-x

3

，解得：x=0.9mol，
K=

[SO3]2

[SO2]2?[O2]

=

[ 0.9mol×2 1L ]2

[ 2mol-0.9mol×2 1L ]2? 1mol-0.9mol 1L

=810mol^-1?L；
（II）（1）反應(yīng)中Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，Cr元素化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，共降低6價(jià)．Fe²⁺→Fe³⁺，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+2價(jià)升高為+3價(jià)，共升高1價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，故Cr₂O₇^2-的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，根據(jù)原子守恒Cr³⁺的系數(shù)為2，F(xiàn)e³⁺的系數(shù)為6，由電荷守恒可知H⁺的系數(shù)為14，由H、O原子是之比為2：1，故缺項(xiàng)物質(zhì)為H₂O，其系數(shù)為7，配平后方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：1；6；14；2；6；7H₂O；
（2）PH試紙測(cè)定溶液PH的操作為：將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液，點(diǎn)在pH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照，確定PH值；
故答案為：將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液，點(diǎn)在pH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照，確定PH值；
（3）由電流的流向可知，c為陽極、d為陰極，需要提供Fe²⁺離子，故Fe應(yīng)做陽極，及c電極材料為鐵棒；陰極氫離子放電生成氫氣，陰極電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案為：鐵棒；2H⁺+2e^-=H₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)反應(yīng)中能量的變化、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)配平、電解原理的應(yīng)用等，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，屬于反應(yīng)原理的應(yīng)用的考查，題目難度中等．