Question

【題目】工業(yè)制硫酸時，利用催化氧化反應將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是一個關(guān)鍵步驟。

（1）某溫度下，2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H= -197 kJ／mol。開始時在10 L的密閉容器中加入4.0 molSO2(g)和10.0 molO2(g)，當反應達到平衡時共放出197kJ的熱量，該溫度下的平衡常數(shù)K=_________，升高溫度K將_____________（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2molSO2和1molO2，發(fā)生下列反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，達到平衡后，改變下述條件，SO2、O2、SO3的平衡濃度都比原來增大的是__________________（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）在一密閉容器中進行下列反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，化學興趣小組的同學探究了其他條件不變時，改變某一條件時對上述反應的影響，并根據(jù)實驗數(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反應的影響，且乙使用的催化劑效率較高

B．圖Ⅱ研究的是壓強對反應的影響，且甲的壓強較高

C．圖Ⅱ研究的是溫度對反應的影響，且乙的溫度較低

D．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應的影響，且甲使用的催化劑效率較高

（4）某實驗小組設想如右圖所示裝置用電化學原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入SO2的電極的電極反應式：___________。

（5）焙燒產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa時：① 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H1= —197 kJ/mol；② H2O(g)=H2O(l)△H2= —44 kJ/mol；③ 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l) △H3= —545 kJ/mol。寫出SO3(g)與H2O(l)反應的熱化學方程式是_____________________________。

（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，當兩種沉淀共存時，SO42-和CO32-的濃度之比___________________________。 （已知該溫度時，Ksp（BaSO4）=1.3×10-10，Ksp（BaCO3）= 5.2×10-9。）

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-=SO42-+4H+（2分）

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

（6）1：40（2分）

【解析】

試題（1）反應達到平衡時共放出197kJ的熱量，根據(jù)熱化學方程式可知反應了2.0mol SO2和1.0mol O2，

根據(jù)三段式進行計算： 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

起始濃度（molL1） 0.4 1 0

轉(zhuǎn)化濃度（molL1） 0.2 0.1 0.2

平衡濃度（molL1） 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；因為該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向左移動，所以K將減小。

（2）A、保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO3，平衡向逆反應分析移動，則SO2、O2、SO3氣體平衡濃度都比原來增大，正確；B、保持溫度和容器體積不變，充入2mol N2，對平衡移動沒有影響，各物質(zhì)的濃度不變，錯誤；C、保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1mol SO3，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，錯誤；D、升高溫度，平衡向逆反應分析移動，SO3的濃度減小，錯誤。

（3）A、催化劑不影響平衡，SO3的濃度相等，與圖像不符合，錯誤；B、甲的反應速率快，所以甲的壓強大，平衡向右移動，SO2的轉(zhuǎn)化率大，與圖像不符合，錯誤；C、甲的反應速率快，所以甲的溫度高，平衡向左移動，SO2的轉(zhuǎn)化率小，與圖像符合，正確；D、催化劑加快反應速率，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，在水溶液中轉(zhuǎn)化為硫酸；電極反應為：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。

（5）首先寫出SO3與水反應的化學方程式并注明狀態(tài)，然后根據(jù)蓋斯定律求出反應熱，H=-1/2H1-H2+1/2H3=－130kJmol1，即可寫出熱化學方程式。

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