Question

工業(yè)制硫酸時(shí)，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個(gè)關(guān)鍵步驟。

（1）某溫度下，2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）  △H=-197 kj／mol。開(kāi)始時(shí)在10 L的密閉容器中加入4．0 mol SO₂（g）和10．0 mol O₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出197kJ的熱量，該溫度下的平衡常數(shù)K=    ，升高溫度K將    （填“增大、減小或不變”）。

（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO₂和1mol O₂，發(fā)生下列反應(yīng)：

2SO₂（g）+O₂（g）       2SO₃（g），達(dá)到平衡后，改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃的平衡濃度都比原來(lái)增大的是    （填字母）。

A．恒溫恒容，充入2mol SO₃    B．恒溫恒容，充入2mol N₂

C．恒溫恒壓，充入1 mol SO₃   D．升高溫度

（3）在一密閉容器中進(jìn)行下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），化學(xué)興趣小組的同學(xué)探究了其他條件不變時(shí)，改變某一條件時(shí)對(duì)上述反應(yīng)的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了下列關(guān)系圖。下列判斷中正確的是    （填字母）。

A．圖Ⅰ研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且乙使用的催化劑效率較高

B．圖Ⅱ研究的是壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且甲的壓強(qiáng)較高

C．圖Ⅱ研究的是溫度對(duì)反應(yīng)的影響，且乙的溫度較低

D．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且甲使用的催化劑效率較高

（4）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)想如下圖所示裝置用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應(yīng)式：    。

（5）焙燒產(chǎn)生的SO₂可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa時(shí)：

SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）    △H₁=-197 kJ／mol；

H₂O（g）=H₂O（1）    △H₂=-44 kJ／mol：

2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（1）  H₃=-545 kJ／mol。

寫出SO₃（g）與H₂O（1）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是    。

（6）由硫酸可制得硫酸鹽．在一定溫度下，向K₂SO₄溶液中滴加Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，SO₄^2-和CO₃^2-的濃度之比    。[已知該溫度時(shí)，Ksp（BaSO₄）=1．3x10^-10，Ks_P（BaCO₃）=5．2x10^-9]。

 

Answer 1

【答案】

（1）10/9 （2分）  減小（2分）

（2）A（2分） 

（3）CD（2分）

（4）SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺（2分）

（5）SO₃（g） + H₂O（1）  H₂SO₄（l）       △H₁= －130kJ/mol；（3分） 

（6）1：40（2分）

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出197kJ的熱量，根據(jù)熱化學(xué)方程式可知反應(yīng)了2.0mol SO₂和1.0mol O₂，

根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算： 2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）

起始濃度（mol•L‾¹）   0.4       1            0

轉(zhuǎn)化濃度（mol•L‾¹）   0.2      0.1           0.2

平衡濃度（mol•L‾¹）   0.2      0.9           0.2

該溫度下的平衡常數(shù)K= 0.2²÷（0.2²×0.9）=10/9；因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，所以K將減小。

（2）A、保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來(lái)增大，正確；B、保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對(duì)平衡移動(dòng)沒(méi)有影響，各物質(zhì)的濃度不變，錯(cuò)誤；C、保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，錯(cuò)誤；D、升高溫度，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，SO₃的濃度減小，錯(cuò)誤。

（3）A、催化劑不影響平衡，SO₃的濃度相等，與圖像不符合，錯(cuò)誤；B、甲的反應(yīng)速率快，所以甲的壓強(qiáng)大，平衡向右移動(dòng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率大，與圖像不符合，錯(cuò)誤；C、甲的反應(yīng)速率快，所以甲的溫度高，平衡向左移動(dòng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率小，與圖像符合，正確；D、催化劑加快反應(yīng)速率，不影響平衡，與圖像符合，正確。

（4）依據(jù)圖中所示裝置，二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在水溶液中轉(zhuǎn)化為硫酸；電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺。

（5）首先寫出SO₃與水反應(yīng)的化學(xué)方程式并注明狀態(tài)，然后根據(jù)蓋斯定律求出反應(yīng)熱，∆H=-1/2∆H₁-∆H₂+1/2∆H₃=－130kJ•mol‾¹，即可寫出熱化學(xué)方程式。

（6）c(SO₄²‾)：c(CO₃²‾)=Ksp(BaSO₄）/c(Ba²⁺)：Ksp(BaCO₃）/c(Ba²⁺)=Ksp(BaSO₄）/Ksp(BaCO₃）=1：40

考點(diǎn)：本題考查平衡常數(shù)的計(jì)算、平衡移動(dòng)、圖像的分析、電極方程式的書寫、熱化學(xué)方程式的書寫、Ksp的計(jì)算。