Question

含硫化合物在工業(yè)生產中有廣泛的用途。
（1）SO₂可用于工業(yè)生產SO₃。
①在一定條件下，每生成8g SO₃氣體，放熱9.83kJ。該反應的熱化學方程式為________。
②在500℃，催化劑存在的條件下，向容積為1L的甲、乙兩個密閉容器中均充入 2 mol SO₂和1 mol O₂。甲保持壓強不變，乙保持容積不變，充分反應后均達到平衡。
I．平衡時，兩容器中SO₃體積分數的關系為：甲_______乙（填“>”、“<”或“ =”）。
II．若乙在t₁ min時達到平衡，此時測得容器乙中SO₂的轉化率為90%，則該
反應的平衡常數為_______；保持溫度不變，t₂ min時再向該容器中充入1 mol SO₂和1 mol SO₃，t₃min時達到新平衡。請在下圖中畫出t₂~t₄ min內正逆反應速率的變化曲線（曲線上必須標明V_正、V_逆 ）

（2）硫酸鎂晶體（MgSO₄·7H₂O )在制革、醫(yī)藥等領域均有廣泛用途。4.92g硫酸鎂晶體受熱脫水過程的熱重曲線（固體質量隨溫度變化的曲線）如右圖所示。

①固體M的化學式為__________。
②硫酸鎂晶體受熱失去結晶水的過程分為_________個階段。
③N轉化成P時，同時生成另一種氧化物，該反應的化學方程式為_________。

Answer 1

（1）①2SO₂（g）+O₂（g）?2 SO₃（g）△H="-196.6" kJ/mol
②I ＞          II  810 L/mol
（2）①MgSO₄?H₂O ② 2     ③MgSO₄MgO+SO₃↑

（1）①在一定條件下，每生成8gSO₃的物質的量為0.1mol，放熱9.83kJ，則每生成1mol三氧化硫反應放熱98.3KJ，所以該反應的熱化學方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H="-196.6" kJ/mol。
②I．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）正反應是體積縮小的反應，在500℃，催化劑存在的條件下，向容積為1L的甲、乙兩個密閉容器中均充入2mol SO₂和1mol O₂，起始時甲、乙兩容器體積相同，甲保持壓強不變，乙保持容積不變，充分反應后均達到平衡，甲為了保持壓強不變，容器的體積不斷減小，這一過程相當于到達平衡后的乙對容器加壓，加壓平衡正移．因此，達平衡時，甲容器中SO₃體積分數大于乙容器中的三氧化硫，故答案為＞；
II．乙在t₁min時達到平衡，此時測得容器乙中的轉SO₂化率為90%，則2mol SO₂和1mol O₂在1L密閉容器在t₁min內各物質濃度發(fā)生的變化如下：
2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）  2         1           0
變化濃度（mol/L）1.8        0.9         1.8
平衡濃度（mol/L）0.2        0.1         1.8
該反應的平衡常數為：k= C²(SO₃)/C²(SO₂)×C(O₂)=（1.8mol/L）²/（0.2mol/L）²×（0.1mol/L）="810" L/mol。保持溫度不變t₂min時，化學平衡常數不變，再向該容器中充入1molSO₂和1mol SO₃，反應物SO₂和生成物SO₃，濃度在t₂時都瞬間增加，所以t₂時瞬間反應速率增大，在1L密閉容器在t₂min內各物質濃度如下：
2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g），
起始濃度（mol/L） 1.2         0.1        2.8    
此時濃度商為：Q_C= C²(SO₃)/C²(SO₂)×C(O₂)=（2.8mol/L）²/（1.2mol/L）²×（0.1mol/L）＜K="810" L/mol，平衡向正反應方向移動，t₃min時達到新平衡，圖象如圖所示
（2）①依據圖象分析在150℃時固體質量變?yōu)?.76g，硫酸鎂晶體加熱失去結晶水，質量減小，設失去結晶水x個，則4.92g MgSO₄?7H₂O樣品物質的量=4.92g÷246g/mol=0.02mol，
MgSO₄?7H₂OMgSO₄?（7-x）H₂O+xH₂O
0.02mol               0.02xmol          
0.02xmol×18g/mol=4.92g-2.76g=2.16g
x=6  所以加熱到150℃時固體為MgSO₄?H₂O
②依據圖象分析在200℃時固體質量變?yōu)?.40g，硫酸鎂晶體加熱失去結晶水，質量減小，設失去結晶水Y個，
MgSO₄?7H₂O MgSO4?（7-Y）H₂O+YH₂O
0.02mol                           0.02Ymol     
0.02Ymol×18g/mol=4.92g-2.40g=2.52g， x=7 
所以加熱到200℃時固體為MgSO₄，所以硫酸鎂晶體受熱失去結晶水的過程分為兩個階段。故答案為2；    
③硫酸鎂晶體（MgSO₄?7H₂O）加熱到200℃N時固體為硫酸鎂，硫酸鎂只含三種元素，N轉化成P時，同時生成另一種氧化物，另一種氧化物只能是硫的氧化物，因鎂的化合價未變，所以氧化物為三氧化硫，從圖象中可知P時，固體質量為0.8克，氧化鎂的物質的量為0.8g÷40g/mol=0.02mol，N轉化成P時減少的固體質量2.40g-0.8=1.6g，硫的物質的量等于硫酸鎂晶體的物質的量為0.02mol，所以氧元素的質量為1.6g-0.02mol×32g/mol=0.96g，物質的量為0.96g÷6g/mol=0.06mol，所以硫與氧的物質的量比為：0.02：0.06=1：3，進一步驗證為三氧化硫，所以反應為：MgSO₄MgO+SO₃↑。