Question

【題目】近年來，研究人員提出利用含硫物質熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲，過程如下：

（1）反應Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) △H1=+551kJmol-1

反應Ⅲ：S(g)+O2(g)=SO2(g) △H3=-297kJmol-1

反應Ⅱ的熱化學方程式：____________________。

（2）對反應Ⅱ，在某一投料比時，兩種壓強下，H2SO4在平衡體系中物質的量分數隨溫度的變化關系如右圖所示，p2______p1（填“＞”或“＜”），得出該結論的理由是__________。

（3）I-可以作為水溶液中SO2歧化反應的催化劑，可能的催化過程如下，將ii補充完整

i．SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O

ii．I2+2H2O+______=______+______+2I-

（4）探究i、ii反應速率與SO2歧化反應速率的關系，實驗如下：分別將18 mLSO2飽和溶液加入到2mL下列試劑中，密閉放置觀察現象，（已知：I2易溶解在KI溶液中）

序號	A	B	C	D
試劑組成	0.4molL-1 KI	amolL-1 KI 0.2molL-1H2SO4	0.2molL-1H2SO4	0.2molL-1 KI 0.0002 molI2
實驗現象	溶液變黃，一段時間后出現渾濁	溶液變黃，出現渾濁較A快	無明顯現象象	溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現渾濁較A快

① B是A的對比實驗，則a=______。

②比較A、B、C，可得出的結論是______。

③實驗表明，SO2的歧化反應速率D＞A．結合i，ii反應速率解釋原因：______。

Answer 1

【答案】3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1 > 反應Ⅱ是氣體物質的量減小的反應，溫度一定時，增大壓強使反應正向移動，H2SO4 的物質的量增大體系總物質的量減小，H2SO4的物質的量分數增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反應的催化劑，H+單獨存在時不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應速率 反應ii比i快；D中由反應ii產生的H+使反應i加快

【解析】

（1）由題給示意圖可知，反應Ⅱ為二氧化硫發生歧化反應生成硫酸和硫，反應的化學方程式為：3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）,由蓋斯定律可知，反應Ⅲ—反應Ⅰ得反應Ⅱ，則△H2=△H3—△H1=（—297kJ·mol-1）—（+55 kJ·mol-1）=—352 kJ·mol-1，則熱化學方程式為：3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）△H=—352 kJ·mol-1，故答案為：3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1；

（2）反應Ⅱ為氣態物質化學計量數減少的反應，增大壓強化學平衡正向移動，硫酸的質量分數增大，則p2大于p1，故答案為：>；反應Ⅱ是氣體物質的量減小的反應，溫度一定時，增大壓強使反應正向移動，H2SO4 的物質的量增大體系總物質的量減小，H2SO4的物質的量分數增大；

（3）由題意可知，I—為反應的催化劑，則反應ⅱ的反應物為I2、SO2和水，生成物為氫碘酸和硫酸，反應的離子方程式為：I2+SO2+2 H2O=4H++2I—+ SO42—，故答案為：SO2；SO42 ；4H+；

（4）①A與B是探究H+濃度對反應速率的影響，因此A和B中KI溶液濃度必須相同，則a為0.4mol/L，故答案為：0.4mol/L；

②對比A、B、C的實驗現象可知，酸性條件下，I—的催化能力加強，故答案為：I是SO2歧化反應的催化劑，H+單獨存在時不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應速率；

③由A、D實驗現象對比可知，增大I2濃度，反應ⅱ的反應速率加快，H+濃度增大，加強了I—的催化能力，故答案為反應ii比i快；D中由反應ii產生的H+使反應i加快。