Question

【題目】硫單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。

(1)己知25℃時(shí)：O2(g)+S(s)=SO2(g) △H=-akJ·mol-1

O2(g) +2SO2(g)2SO3(g) △H = -b kJ·mol-1

寫出SO3(g)分解生成O2(g)與S(s)的熱化學(xué)方程式：__________________。

(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反應(yīng)，回答下列相關(guān)問(wèn)題：

①甲圖是SO2(g)和SO3(g)的濃度隨時(shí)間的變化情況。反應(yīng)從開(kāi)始到平衡時(shí)，用O2表示的平均反應(yīng)速率為__________________。

②在一容積可變的密閉容器中充入20 mol SO2(g)和10mol O2(g)，O2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T)、壓強(qiáng)（P)的變化如圖乙所示。則P1與P2的大小關(guān)系是P1______P2 ( “>”“ <”或“=”），A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為__________(用KA、KB、KC和“<”“>” 或“=”表示）。

(3)常溫下，H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka1=1.54×10-2，Ka2=1.02×10-7。

①將SO2通入水中反應(yīng)生成H2SO3。試計(jì)算常溫下H2SO32H++SO32-的平衡常數(shù)K =_____。（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字）

②濃度均為0. 1 mol L-1的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中，

= ________。

(4) 往1 L0.2 mol L-1 Na2SO3溶液中加入0.1 mol的CaCl2固體，充分反應(yīng)后（忽略溶液體積變化），溶液中c(Ca2+)=_________。（已知，常溫下Ksp(CaSO3)=1.28×l0-9)

(5)用含等物質(zhì)的量溶質(zhì)的下列溶液分別吸收SO2，理論吸收量最多的是__________(填序號(hào)）。

A.Na2SO3 B.Fe(NO3)3 C.Ba(OH)2 D.酸性 KMnO4

Answer 1

【答案】 SO3(g) O2(g) + S(s) ΔH=+(a+) kJ·mol-1 0.375mol·(L·min)-1 < KB >KA =Kc 1.57×10-9 或1.5 1.28×10-8mol. L-1 B

【解析】（1）考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，①O2(g)+S(s)=SO2(g)，②O2(g) +2SO2(g)2SO3(g)， ①×2＋②得到2S(s)＋3O2(g)=2SO3(g) △H=(－2a－b)kJ·mol－1 ，SO3分解成S和O2，熱化學(xué)反應(yīng)方程式為： SO3(g) O2(g) + S(s) ΔH=+(a+) kJ·mol-1；（2）考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、勒夏特列原理以及化學(xué)平衡常數(shù)，①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(SO2)=(9－1.5)/10mol/(L·min)=0.75 mol/(L·min)，利用化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)劑量數(shù)之比，因此有v(O2)=v(SO2)/2=0.75/2mol/(L·min)=0.375mol/(L·min)；②作等溫線，反應(yīng)前氣體系數(shù)之和大于反應(yīng)后氣體系數(shù)，因此增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，O2的轉(zhuǎn)化率增大，即P1<P2；化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，A和C溫度相等，因此有KC=KA，隨著溫度升高，O2的轉(zhuǎn)化率降低，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，C的溫度高于B，因此有KB>KC，即KB>KA=KC；（3）本題考查平衡常數(shù)的計(jì)算和物料守恒，①根據(jù)平衡常數(shù)的定義，K= =Ka1×Ka2=1.54×10－2×1.02×10－7=1.57×10-9 ；②根據(jù)物料守恒，2c(Na＋)=3[c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(H2SO3)]，因此有： =3/2；（4）本題考查溶度積的計(jì)算，發(fā)生的反應(yīng)是Na2SO3＋CaCl2=CaSO3↓＋2NaCl，反應(yīng)后溶液中c(SO32－)=0.1mol·L－1，Ksp=c(Ca2＋)×c(SO32－)，解得c(Ca2＋)=Ksp/c(SO32－)=1.28×10－9/0.1mol·L－1=1.28×10－8mol·L－1；（5）考查氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、元素及其化合物的性質(zhì)，令這些物質(zhì)的物質(zhì)的量為1mol，A、發(fā)生Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3，吸收SO2的物質(zhì)的量為1mol；B、根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，有1××(3－2)＋3×(5－2)=n(SO2)×2，解得n(SO2)=5mol；C、發(fā)生Ba(OH)2＋2SO2=Ba(HSO3)2，因此吸收2molSO2；D、1×(7－2))= n(SO2)×2，解得n(SO2)=2.5mol，；綜上所述，硝酸鐵吸收二氧化硫最多，即選項(xiàng)B正確。