Question

【題目】（題文）近年來(lái)，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過(guò)程如下：

（1）反應(yīng)Ⅰ：2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅲ：S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：________________。

（2）對(duì)反應(yīng)Ⅱ，在某一投料比時(shí)，兩種壓強(qiáng)下，H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。

p2_______p 1（填“＞”或“＜”），得出該結(jié)論的理由是________________。

（3）I－可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑，可能的催化過(guò)程如下。將ii補(bǔ)充完整。

i．SO2+4I－+4H+S↓+2I2+2H2O

ii．I2+2H2O+__________________+_______+2 I－

（4）探究i、ii反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)如下：分別將18 mL SO2飽和溶液加入到2 mL下列試劑中，密閉放置觀(guān)察現(xiàn)象。（已知：I2易溶解在KI溶液中）

序號(hào)	A	B	C	D
試劑組成	0.4 mol·L－1 KI	a mol·L－1 KI 0.2 mol·L－1 H2SO4	0.2 mol·L－1 H2SO4	0.2 mol·L－1 KI 0.0002 mol I2
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	溶液變黃，一段時(shí)間后出現(xiàn)渾濁	溶液變黃，出現(xiàn)渾濁較A快	無(wú)明顯現(xiàn)象	溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現(xiàn)渾濁較A快

①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，則a=__________。

②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是______________________。

③實(shí)驗(yàn)表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D＞A，結(jié)合i、ii反應(yīng)速率解釋原因：________________。

Answer 1

【答案】 3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1 > 反應(yīng)Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)使反應(yīng)正向移動(dòng)，H2SO4 的物質(zhì)的量增大，體系總物質(zhì)的量減小，H2SO4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H+單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應(yīng)速率 反應(yīng)ii比i快；D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的H+使反應(yīng)i加快

【解析】分析：（1）應(yīng)用蓋斯定律結(jié)合反應(yīng)II分析。

（2）采用“定一議二”法，根據(jù)溫度相同時(shí)，壓強(qiáng)與H2SO4物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)判斷。

（3）依據(jù)催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，反應(yīng)i+反應(yīng)ii消去I-得總反應(yīng)。

（4）用控制變量法對(duì)比分析。

詳解：（1）根據(jù)過(guò)程，反應(yīng)II為SO2催化歧化生成H2SO4和S，反應(yīng)為3SO2+2H2O=2H2SO4+S。應(yīng)用蓋斯定律，反應(yīng)I+反應(yīng)III得，2H2SO4（l）+S（s）=3SO2（g）+2H2O（g）ΔH=ΔH1+ΔH3=（+551kJ/mol）+（-297kJ/mol）=+254kJ/mol，反應(yīng)II的熱化學(xué)方程式為3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）ΔH=-254kJ/mol。

（2）在橫坐標(biāo)上任取一點(diǎn)，作縱坐標(biāo)的平行線(xiàn)，可見(jiàn)溫度相同時(shí)，p2時(shí)H2SO4物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)大于p1時(shí)；反應(yīng)II是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，H2SO4物質(zhì)的量增加，體系總物質(zhì)的量減小，H2SO4物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大；則p2p1。

（3）反應(yīng)II的總反應(yīng)為3SO2+2H2O=2H2SO4+S，I-可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑，催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，（總反應(yīng)-反應(yīng)i）2得，反應(yīng)ii的離子方程式為I2+2H2O+SO2=4H++SO42-+2I-。

（4）①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，采用控制變量法，B比A多加了0.2mol/LH2SO4，A與B中KI濃度應(yīng)相等，則a=0.4。

②對(duì)比A與B，加入H+可以加快SO2歧化反應(yīng)的速率；對(duì)比B與C，單獨(dú)H+不能催化SO2的歧化反應(yīng)；比較A、B、C，可得出的結(jié)論是：I是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H+單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應(yīng)速率。

③對(duì)比D和A，D中加入KI的濃度小于A，D中多加了I2，反應(yīng)i消耗H+和I-，反應(yīng)ii中消耗I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現(xiàn)渾濁較A快”，反應(yīng)速率DA，由此可見(jiàn)，反應(yīng)ii比反應(yīng)i速率快，反應(yīng)ii產(chǎn)生H+使c（H+）增大，從而反應(yīng)i加快。