Question

1．工業(yè)上利用硫黃生產(chǎn)硫酸的步驟及反應(yīng)為：
①造氣：S（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂（g）；
②催化氧化：2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化劑}$2SO₃（g）；
③吸收：SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）．
（1）根據(jù)圖1寫出S（s）與O₂（g）反應(yīng)生成SO₃（g）的熱化學(xué)方程式：S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H=-395.7kJ•mol^-1．

（2）某溫度下SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ/mol．開始時在10L的密閉容器中加入4.0molSO₂（g）和5.0molO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時共放出熱量196kJ，求該溫度下2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）平衡常數(shù)K=$\frac{\sqrt{10}}{2}$．
（3）某人設(shè)想以圖2所示裝置用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應(yīng)式：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺．
（4）有兩只密閉容器A和B，A容器有一移動的活塞能使容器內(nèi)保持恒壓，B容器能保持恒容，起始向這兩只容器中分別充入等量的體積比為2：1的SO₂和O₂的混合氣體，并使A和B容積相等（如圖3），400℃時發(fā)生如下反應(yīng)：2SO₂+O₂?2SO₃
填寫下列空格．
①A容器中SO₂的轉(zhuǎn)化率比B容器大
②達(dá)到①所述平衡后，若向兩容器通入等量的原反應(yīng)氣體，達(dá)到平衡時A容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)不變（增大、減小、不變），B容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)增大（增大、減小、不變）
（5）對于反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），一定條件下達(dá)到平衡后，在保證O₂濃度不變的情況下，增大容器的體積，試根據(jù)平衡常數(shù)，判斷平衡不移動．（填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”）

Answer 1

分析 （1）分析圖象能量變化，寫出化學(xué)方程式，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)焓變寫出熱化學(xué)方程式
（2）根據(jù)反應(yīng)達(dá)到平衡過程中放出的熱量計算出轉(zhuǎn)化的SO₂的物質(zhì)的量，確定平衡狀態(tài)，再計算平衡常數(shù)；
（3）燃料電池能氧氣的極為正極，通SO₂的極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此書寫電極反應(yīng)式；
（4）①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時間越短；利用等效平衡來判斷平衡移動來解答；
②根據(jù)濃度對化學(xué)平衡的影響，求出平衡移動后SO₃的體積分?jǐn)?shù)；
（5）平衡常數(shù)的影響因素為溫度，溫度不變，在此基礎(chǔ)上，增大容器的體積，但O₂的濃度不變，相當(dāng)于恒壓恒溫條件下，成比例增大反應(yīng)物的量，由此判斷平衡的移動方向．

解答 解：（1）依據(jù)圖象分析結(jié)合反應(yīng)能量變化，寫出化學(xué)方程式，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)熱，S和O₂生成SO₃的熱化學(xué)方程式為：S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H=（-297.0kJ•mol^-1）+（-98.7kJ•mol^-1）=-395.7kJ•mol^-1，
故答案為：S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H=-395.7kJ•mol^-1；
（2）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時共放出熱量196kJ，則變化的SO₂的物質(zhì)的量為$\frac{196kJ}{98kJ/mol}$=2mol，
                                    SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）
起始物質(zhì)的量（mol）     4                5                0
變化物質(zhì)的量（mol）     2                 1                2
平衡物質(zhì)的量（mol）      2                4                 2
此時平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）×{c}^{\frac{1}{2}}（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{2mol}{10L}）}{（\frac{2mol}{10L}）×（\frac{4mol}{10L}）^{\frac{1}{2}}}$=$\frac{\sqrt{10}}{2}$，
故答案為：$\frac{\sqrt{10}}{2}$；
（3）通SO的極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)為：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺；
（4）①若A容器保持恒容，兩容器建立的平衡等效，而實際上A容器體積減少，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，所以A中SO₂的轉(zhuǎn)化率比B大，
故答案為：大；
②向兩容器中通入等量的原反應(yīng)氣體，達(dá)到平衡后，A中建立的平衡與原平衡等效，所以SO₃的體積分?jǐn)?shù)不變，B容器中建立的平衡相當(dāng)于在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，B容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)增大，
故答案為：不變；增大；
（5）在保證O₂濃度不變的情況下，增大容器的體積，此時溫度不變，平衡常數(shù)不變，相當(dāng)于將同等平衡狀態(tài)在恒溫恒容條件下回合在一起，平衡不移動，故答案為：不移動．

點評 本題考查化學(xué)平衡移動及影響因素，涉及平衡常數(shù)的計算、熱化學(xué)方程式的書寫等，本題難度中等，注意等效平衡的理解和應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵．