Question

工業制硫酸時，利用接觸氧化反應將SO₂轉化為SO₃是一個關鍵的步驟．
（1）在接觸室中2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）達到平衡狀態的標志是

 

．
A．v（O₂）_正=2v（SO₂）_逆
B．容器中氣體的總質量不隨時間而變化
C．容器中氣體的顏色不隨時間而變化
D．容器中氣體的壓強不隨時間而變化
（2）下列關于反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0．下列圖象中不正確的是

 

 （填字母序號）．

（3）某溫度下SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ．mol^-1
①開始時在體積固定的密閉容器中加入4mol SO₂ （g）和H） mol O₂ （g），達到平衡時 共放出196KJ的熱量，該溫度下SO₂的平衡轉化率為

 

②已知固態單質硫的燃燒熱為296kJ．mol^-1，則由S（s）生成2molS0₃（g）的△H為

 

（4）檢驗SO

2- 4

常用BaCl₂溶液．常溫時，BaSO₄的K_sp=1.08×10^-10，現將等體積的 BaCl₂溶液與2.0×10^-3mol/L的H₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，原BaCl₂溶液的最小濃度為

 

．

Answer 1

分析：（1）A、不同物質的正逆反應速率之比等于計量數比之比，即是平衡狀態，；
B、容器中氣體的總質量守恒始終不變；
C、容器中氣體均為無色；
D、反應兩邊氣體的計量數之和不相等，體積恒定的密閉容器中，達到了平衡狀態，壓強不再變化；
（2）已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，該反應正方向為：體積減小，放熱反應；結合溫度、壓強對速率和平衡的影響分析；
（3）先根據放出的熱量計算出n（SO₂），再根據轉化率公式求出SO₂的轉化率；
（4）依據燃燒熱概念寫出熱化學方程式，硫燃燒生成穩定氧化物二氧化硫；再根據二氧化硫催化氧化為三氧化硫的熱化學方程式，結合蓋斯定律計算得到；
（5）計算混合后硫酸根的濃度，根據K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）?c（SO₄^2-）計算硫酸根沉淀時溶液中c（Ba²⁺），原氯化鋇溶液為此時鋇離子濃度的2倍，注意溶液混合后各種物質的濃度降為原來的一半．

解答：解：（1）A、不同物質的正逆反應速率之比等于計量數比之，即是平衡狀態，所以2v（O₂）_正=v（SO₂）_逆，證明達到了平衡狀態，故A錯誤；
B、容器中氣體的總質量守恒始終不變，所以質量不變，不能判斷平衡狀態，故B錯誤；
C、容器中氣體均為無色，所以氣體的顏色始終不變，不能判斷平衡狀態，故C錯誤；
D、反應兩邊氣體的計量數之和不相等，體積恒定的密閉容器中，達到了平衡狀態，壓強不再變化，證明達到了平衡狀態，故D正確；
故答案為：D；
（2）已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，該反應正方向為：體積減小，放熱反應；
A、升高溫度平衡逆移，所以逆速率大于正速率，與圖象相符，故A正確；
B、隨著反應進行三氧化硫的含量逐漸增大，當達到平衡時，再升高溫度，平衡逆移，所以三氧化硫含量減小，與圖象相符，故B正確；
C、升高溫度，平衡逆移，所以三氧化硫含量減小，溫度高反應速率快，達到平衡所需時間短，所以600℃的曲線應該在下面，故C錯誤；
D、該反應正方向為：體積減小的方向，增大壓強，平衡正移，三氧化硫的含量增大，所以壓強大的曲線在上面，故D正確；
故答案為：C；
（3）在T₂溫度時，開始在100L的密閉容器中加入4.0molSO₂和10.0molO₂，一定條件下當反應達到平衡時共放出熱量196kJ根據1molSO₂完全反應放熱98KJ；則一定條件下當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，消耗二氧化硫物質的量=

1mol×196KJ

98KJ

=2mol，
              SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）
開始量（mol）   4       10                  0
變化量（mol）   2       1                   2
平衡量（mol）   2       9                   2
所以SO₂的轉化率α=

2mol

4mol

×100%=50%，故答案為：50%； 
（4）已知單質硫的燃燒熱為296kJ/mol，是1mol硫完全燃燒生成穩定氧化物二氧化硫時放出的熱量，則硫燃燒的熱化學方程式為：①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296 kJ/mol；
二氧化硫催化氧化為二氧化硫的熱化學方程式為：②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196KJ/L；
依據蓋斯定律計算得到①×2+②：2S（s）+3O₂（g）=2SO₃（g），△H=[-296×2+（-196）]=-788KJ/mol；
所以2mol S（s）生成2mol SO₃（g）的焓變=-788KJ/mol；
故答案為：-788KJ/mol；
（5）等體積混合后，c（SO₄^2-）=

1

2

×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺離子的最小濃度為c（Ba²⁺）=

1.08×10-10

10-3

mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的濃度為2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，故答案為：2.16×10^-7mol/L．

點評：本題考查了平衡狀態的判斷、蓋斯定律的應用、溶度積常數的有關計算等知識點，難度較大．