Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究元素及其化合物的反應(yīng)對生產(chǎn)、生活有重要意義．
請回答下列問題：
（1）工業(yè)上以輝銅礦（主要成分 Cu₂S）為原料，采取火法熔煉工藝生產(chǎn)銅．該過程中有如下反應(yīng)：
2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）十2SO₂（g）△H=-768.2KJ?mol^-1
2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0KJ?mol^-1
則反應(yīng)Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）的△H=

-217.4kJ?mol^-1

．
（2）硫酸生產(chǎn)中涉及反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．     
①一定條件下，的平衡轉(zhuǎn)化率和溫度的關(guān)系如右圖所示．該反應(yīng)的△H

＜

O（填“＞”或“＜”）．反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí)，v_正

＞

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．?
②某溫度時(shí)，將4molSO₂和2molO₂通入2L密閉容器中，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測得SO₃的濃度為1.6mol?L^-1，則0～10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（SO₂）=

0.16nol/（L?min）

，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

80L?mol^-1

．
③下列敘述能證明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（填標(biāo)號，下同）

AB

A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化          B．SO₂的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化?
C．容器內(nèi)氣體質(zhì)量不再發(fā)生變化      D．容器內(nèi)氣體密度不再發(fā)生變化?
④以下操作將引起平衡向正反應(yīng)方向移動并能提高SO₂轉(zhuǎn)化率的是

A

?
A．向容器中通入少量O₂ B．向容器中通入少量SO₂?C．使用催化劑    D．升高溫度?E．恒容通入少量氦氣?
⑤氣體SO₂是大氣污染物，可選用下列試劑中的

cd

吸收．
a．濃H₂SO₄     b．稀HNO₃   c．NaOH溶液   d．氨．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙p，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減；
（2）①由圖可知，溫度越高SO₂的轉(zhuǎn)化率越小，即升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動；
狀態(tài)D時(shí)的SO₂的轉(zhuǎn)化率為80%，未達(dá)到90%，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行；
②根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（SO₃），利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（SO₂）；
根據(jù)SO₃平衡時(shí)的濃度，利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

計(jì)算；
③當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，據(jù)此判斷，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
④根據(jù)化學(xué)平衡的影響因素來分析，注意增大SO₂用量，平衡向正反應(yīng)移動，但SO₂轉(zhuǎn)化率降低；
⑤選擇試劑可以吸收SO₂，但不能產(chǎn)生新的有害氣體．

解答：解：（1）已知：①2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）十2SO₂（g）△H=-768.2KJ?mol^-1
②、2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0KJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①+②的3Cu₂S（s）+3O₂（g）=6Cu（s）+3SO₂（g），故△H=

1

3

×（-768.2KJ?mol^-1+116.0KJ?mol^-1）=-217.4kJ?mol^-1；
故答案為：-217.4kJ?mol^-1；
（2）①由圖可知，溫度越高SO₂的轉(zhuǎn)化率越小，即升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0；
狀態(tài)D時(shí)的SO₂的轉(zhuǎn)化率為80%，未達(dá)到90%，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，v_正＞v_逆；
故答案為：＜；＞；
②10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，SO₃的濃度為1.6mol?L^-1，故v（SO₃）=

1.6mol/L

10min

=0.16nol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（SO₂）=v（SO₃）=0.16nol/（L?min）；
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．     
開始（mol/L）：2        1        0
變化（mol/L）：1.6     0.8      1.6
平衡（mol/L）：0.4     0.2      1.6
所以該溫度下平衡常數(shù)k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

1．62

0．42×0.2

L?mol^-1=80L?mol^-1；
故答案為：0.16nol/（L?min）；80L?mol^-1；
③A．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量減少，壓強(qiáng)降低，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，說明到達(dá)平衡，故A正確；
B．達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的百分含量不變，SO₂的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化，?說明到達(dá)平衡，故B正確；
C．反應(yīng)混合物都是氣體，質(zhì)量始終不變，容器內(nèi)氣體質(zhì)量不再發(fā)生變化，不能說明到達(dá)平衡，故C錯誤；
D．反應(yīng)混合物都是氣體，質(zhì)量不變，容器的容積不變，混合氣體的密度始終不變，容器內(nèi)氣體密度不再發(fā)生變化，不能說明到達(dá)平衡，故D錯誤；
故選AB；?
④A．向容器中通入少量O₂，即增大氧氣的濃度，能使平衡正向移動并能提高SO₂轉(zhuǎn)化率，故A正確；
B．向容器中通入少量SO₂，即增大二氧化硫的濃度，能使平衡正向移動但是能降低了SO₂轉(zhuǎn)化率，故B錯誤；
C．使用催化劑，不會影響化學(xué)平衡的移動，也不會改變二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故C錯誤；
D．升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)移動，SO₂轉(zhuǎn)化率降低，故D錯誤；
E．向容器中通入少量氦氣，當(dāng)恒容時(shí)，各組分的濃度不變，則平衡不移動，故E錯誤；
故選A；
⑤a．濃H₂SO₄不能吸收SO₂，故a錯誤；
b．稀HNO₃具有強(qiáng)氧化性，稀HNO₃吸收SO₂，有NO生成，NO有毒，污染空氣，故b錯誤；
c．NaOH溶液吸收SO₂生成亞硫酸鈉，故c正確；
d．氨水吸收SO₂生成亞硫酸銨，故d正確；
故選cd；

點(diǎn)評：考查利用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷與影響因素等，題目綜合性較大，難度中等，注意化學(xué)平衡判斷，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．