Question

I、已知反應：
3I^-（aq）+S₂O₈^2-（aq）?I₃^-（aq）+2SO₄^2-（aq）；
（1）寫出反應的平衡常數表達式K=

 

．
（2）圖1表示反應過程中有關物質的能量，則反應的△H

 

0（填＞、＜、=）．

（I）、（II）兩線中，使用催化劑的是

 

線．
（3）反應中發(fā)生反應的I^-與被氧化的I^-的物質的量比為

 

．
（4）反應的速率可以用I₃^-與加入的淀粉溶液反應是藍色的時間t來度量，t越小，反應速率越大．某探究性學習小組在20℃進行實驗，記錄的數據如下：

實驗編號	①	②	③	④	⑤
c（I-）/mol?L-1	0.040	0.080	0.080	0.160	0.160
c（S2O82-/mol?L-1）	0.040	0.040	0.080	0.080	0.040
t/s	88	44	22	11	t1

則：該實驗的目的是

 

顯色時間t₁=

 

s分析表中數據，得出的結論是

 

II、二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物．綜合治理其污染是環(huán)境化學當前的重要研究內容之一．硫酸生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）  

催化劑

△

  2SO₃（g）某溫度下，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖所示．
根據圖2所示回答下列問題．
①平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”、“=”）．
②已知上述反應的是放熱反應，當該反應處于平衡狀態(tài)時，在體積不變的條件下，下列選項中有利于提高SO₂平衡轉化率的有

 

（填字母）．A．升高溫度  B．降低溫度  C．增大壓強   D．減小壓強 E．加入催化劑  F．移出氧氣．

Answer 1

考點：用化學平衡常數進行計算,反應熱和焓變,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ、（1）化學平衡常數為生成物濃度系數次冪的乘積與反應物濃度系數次冪乘積的比值；
（2）根據反應物和產物能量的相對大小確定反應的吸放熱情況；使用催化劑可以降低反映的活化能，加快反應速率；
（3）氧化還原反應中，化合價升高的元素被氧化，據此回答；
（4）由題目中表格數據可分析出c（I^-）、c（S₂O₃^2-）濃度越大，反應速率越快，顯藍色所需時間越少，故實驗目的應是研究反應物I^-與S₂O₈^2-的濃度對反應速率的影響；
對比數據組①和②、數據組②和③、數據組③和④、數據組①和③，分析當其中一個變量（即一種反應物濃度）保持不變時，反應時間的變化（即反應速率的變化），然后分析當兩個變量同時變化一定的倍數時，反應時間的變化（即反應速率的變化），就可以得出其中的規(guī)律，據此計算t₁．
Ⅱ、①平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，則K不變；
②從外界條件對平衡移動的影響分析．

解答： 解：（1）化學平衡常數為生成物濃度系數次冪的乘積與反應物濃度系數次冪乘積的比值，則3I^-（aq）+S₂O₈^2-（aq）?I₃^-（aq）+2SO₄^2-（aq）；
的化學平衡常數為K=

c(I3-)?c2(SO42-)

c3(I-)?c(S2O82-)

，故答案為：

c(I3-)?c2(SO42-)

c3(I-)?c(S2O82-)

；
（2）根據圖中信息知道：反應物的能量高于產物的能量，所以反應是放熱的，即焓變小于零，使用催化劑可以降低反映的活化能，加快反應速率，即為圖中的曲線（Ⅱ），故答案為：＜；（Ⅱ）；
（3）反應中發(fā)生反應的I^-為3mol，根據電子轉移是2mol，只有2mol碘離子被氧化，發(fā)生反應的I^-與被氧化的I^-的物質的量比為3：2，故答案為：3：2；
（4）由題目中表格數據可分析出c（I^-）、c（S₂O₃^2-）濃度越大，反應速率越快，顯藍色所需時間越少，故實驗目的應是研究反應物I^-與S₂O₈^2-的濃度對反應速率的影響．
對比數據組①和②、③和④，可以看到，c （S₂O₈^2-）不變，c （I^-）增大到2倍時，反應時間縮短了一半，即反應速率加快了一倍；
對比數據組②和③，可以看到，c （I^-）不變，c （S₂O₈^2-）增大到2倍時，反應時間縮短了一半，即反應速率也加快了一倍；
對比數據組對比數據組①和③，可以看到，c （I^-）和c （S₂O₈^2-）均增大到2倍時，反應時間為原反應時間的1/4，即反應速率加快了4倍．
可見兩個反應物的濃度和反應速率之間的數學關系是：反應物濃度每增加一倍，反應時間就減少一倍，對于兩個反應物來說都是如此，
可得出結論：反應速率與反應物起始濃度乘積成正比．
對比實驗①和⑤，實驗⑤的c （I^-）為實驗①的4倍，而c （S₂O₈^2-）保持不變，則由此可計算實驗⑤的反應時間應為實驗①反應時間的1/4，即t₁=88s×

1

4

=22s．
故答案為：研究反應物I^-與S₂O₈^2-的濃度對反應速率的影響；22s；反應速率與反應物起始濃度乘積成正比；
Ⅱ、①平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，則K不變，平衡狀態(tài)由A變到B時，則k（A）=k（B），故答案為：=；
②反應放熱，為提高SO₂平衡轉化率，應使平衡向正反應方向移動，可降低溫度，體積不變，不能從壓強的角度考慮，催化劑不影響平衡移動，移出氧氣，平衡向逆反應方向移動，不利于提高SO₂平衡轉化率，
故答案為：B．

點評：本題通過陌生情景考查平衡常數、反應中能量變化、氧化還原反應、化學反應速、影響化學反應速率的外界因素（濃度）、學生對圖表的觀察、分析以及學生對實驗數據的分析、整理、歸納等方面的思維能力，難度較大．（4）中解決該類試題應注意：①認真審題，明確實驗目的，理解直接測量與實驗目的間的邏輯和數學關系；②理解控制變量的思想在實驗設計和數據分析中的運用．