Question

研究硫及其化合物的性質有重要意義。
（1）Cu₂S在高溫條件下發生如下反應：
2Cu₂S(s)+3O₂(g)=2Cu₂O(s)+2SO₂(g)   ⊿H=－773kJ/mol
當該反應有1.2mol電子轉移時,反應釋放出的熱量為           kJ。
（2）硫酸工業生產中涉及反應：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)，SO₂的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如右圖所示。

①壓強：P₁                       P₂（填“＞”、“=”或“<”）。
②平衡常數：A點               B點（填“＞”、“=”或“<”）。
③200℃下，將一定量的SO₂和O₂充入體積不變的密閉容器中，經10min后測得容器中各物質的物質的量濃度如下表所示:

氣體	SO2	O2	SO3
濃度（mol/L）	0.4	1.2	1.6

 
能說明該反應達到化學平衡狀態的是                                  。
a．SO₂和O₂的體積比保持不變
b．體系的壓強保持不變
c．混合氣體的密度保持不變
d．SO₂和SO₃物質的量之和保持不變
計算上述反應在0~10min內，υ(O₂)=                             。
（3）一定溫度下，用水吸收SO₂氣體時，溶液中水的電離平衡             移動（填“向左”“向右”或“不”）；若得到pH=3的H₂SO₃溶液，試計算溶液中              。（已知該溫度下H₂SO₃的電離常數：K_a1=1.0×10^-2 mol/L，K_a2=6.0×10^-3 mol/L）

Answer 1

（14分）（1）77.3（2分）
（2）①<（2分）  ② =（2分）  ③ a b（2分） 0.08mol·L^-1·min^-1（2分）
（3）向左 （2分）；或0.17（2分）

試題分析：（1）根據熱化學方程式2Cu₂S(s)+3O₂(g)=2Cu₂O(s)+2SO₂(g)   ⊿H=－773kJ/mol可知，每放出773kJ能量，反應中就轉移12mol電子（氧氣是氧化劑，1分子氧氣得到4個電子），所以當該反應有1.2mol電子轉移時，反應釋放出的熱量為×773kJ/mol＝77.3kJ。
（2）①根據圖像可知，在溫度相同時，P₂曲線表示的SO₂轉化率大于P₁曲線表示的SO₂轉化率。由于正反應是體積減小的可逆反應，增大壓強平衡向正反應方向移動，SO₂轉化率增大，所以壓強是P₁＜P₂。
②對于特定的可逆反應，平衡常數只與溫度有關系，A、B兩點的溫度相同，所以兩點對應的平衡常數相等。
③在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。根據表中數據可知，反應前SO₂和氧氣的（0.4+1.6）mol/L＝2.0mol/L和（1.2+1.6÷2）mol/L＝2.0mol/L，即反應物的起始濃度不是按照化學計量數之比沖入的，所以當SO₂和O₂的體積比保持不變時，可以說明反應調動平衡狀態，a正確；該反應是體積減小的可逆反應，所以容器內氣體的壓強是減小的，因此當壓強不再發生變化時，可以說明達到平衡狀態，b正確；密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中氣體的質量和容積始終是不變的，因此密度始終是不變的，因此選項c不能說明；根據S原子守恒可知，SO₂和SO₃物質的量之和始終保持不變，d不能說明，答案選ab。在0～10min內，氧氣的濃度減少0.8mol/L，則υ(O₂)＝0.8mol/L÷10min＝0.08mol·L^-1·min^-1。
（3）SO₂溶于水生成亞硫酸，亞硫酸是酸，電離出氫離子，抑制水的電離，則溶液中水的電離平衡向左移動。根據亞硫酸的第二步電離方程式HSO₃^－＋H₂OSO₃^2－＋H^＋可知，K_a2＝，則＝＝＝或0.17。